⑴原理
用膜法分離溶液時,使溶劑通過膜的方法稱為滲透。水通過膜由稀溶液進入濃溶液的過程稱為自然滲透。在濃溶液一側施加壓力,使濃溶液中的水通過膜進入稱溶液的過程稱為反滲透。
目前的反滲透膜的傳質機理有:溶解擴散理論、優先吸附——毛細孔流理論和氫鍵理論。
⑵反滲透膜及反滲透裝置
①反滲透膜
ⅰ結構:是一種只允許水分子通過的半透膜,厚度一般為100~200鈉米,具有不對稱的斷面結構,主要包括三層:表面致密層,孔徑約8~10埃,厚度約為1~10微米,脫鹽主要在這一層,另一面為多孔支撐層,結構疏松,孔徑約1000~4000埃,兩者之間為中間過渡層,孔徑約200埃。
ⅱ性能:反滲透分離的關鍵是要求反滲透膜具有較高的透水速度和脫鹽性能,則反滲透膜所應具有的性能為:單位膜面積的透水速度快,脫鹽率高;機械強度好;化學穩定性好,耐酸堿、耐高溫和微生物的侵蝕,耐污染;使用壽命長,性能衰降小,原料充沛,價格低,制膜工藝較簡單。
ⅲ分類:
按材料分為:纖維素膜和非纖維素膜。
按結構分為:不對稱膜和復合膜。
按外形分為:膜片和中空纖維。水處理中常用以下膜:
②反滲透裝置:有板框式、管式、卷式、中空纖維式、盤式或碟式等。
ⅰ板框式反滲透器
優點:裝置牢固,能承受高壓。缺點:液流狀態差,易形成濃差極化,設備費用及占地面積大。
ⅱ管式反滲透器
優點:進水流動狀態好,易安裝,易清洗,易拆換。缺點:單位面積內的體積很小,占地面積較大。
ⅲ卷式反滲透器
優點:單位體積內的膜裝載面積大,進水流動狀態好,結構緊湊。缺點:進水預處理要求嚴格,否則易堵塞。
ⅳ中空纖維式反滲透器:
優點:在單位體積內的膜裝載面積大,無須承壓材料,結構緊湊。缺點:容易堵塞,清洗困難,對進水的預處理要求最嚴,污染指數要求≤3.
⑶反滲透處理的工藝參數
①原液狀態參數:包括總含鹽量、各組分含量、ph值、溫度、懸浮物、黏度和微生物量等。
②膜性能參數:包括膜的脫鹽性能、機械強度、ph值穩定范圍和耐熱性等。
③化學工程參數:包括產水量、產水水質、操作壓力、原液流速、膜清洗、膜更換和能耗等。
⑷反滲透在廢水處理中的應用
目前反滲透已應用在處理電鍍廢水(鍍鎳、鍍鉻廢水)、食品加工廢水、制糖廢水、水產品加工廢水以及某些污水的深度處理等。
反滲透法對高價重金屬離子有良好的脫除效果,可以回收廢液中幾乎全部的重金屬,而且還可將水回收利用。
⑸反滲透法處理工藝的特點
優點:分離過程不需加熱、無相變、耗能較少,設備體積少,操作簡單,適用性強等。
缺點:需在高壓下運行,需配備高壓泵和耐高壓的管路;反滲透膜分離裝置對進水指標有較高的要求,易產生膜污染,需定期對膜進行清洗。
1.9.4超濾
⑴原理
超濾又稱超過濾,用于截留水中膠體大小的顆粒,而水和低分子量溶質則允許透過膜。
超濾的機理是:由膜表面機械篩分、膜孔阻滯和膜表面及膜孔吸附的綜合效應,以篩濾為主。
⑵超濾膜與超濾裝置
①超濾膜的種類:
常用的超濾膜有:醋酸纖維素膜,聚砜膜,聚酰胺膜
②超濾裝置:主要有板框式、管式、卷式和中空纖維式等,與反滲透裝置類似。
ⅰ板框式超濾裝置
優點:裝置牢固,適合在廣泛的壓力范圍內工作;流道間隙大小可調,原水流道不易被雜物堵塞;具有可拆性,清洗方便;通過增減膜及支撐板的數量可處理不同水量。
缺點:裝置較笨重;單位體積內的有效膜面積較小;膜的強度要求較高,一般做在無紡布上,以增強膜的機械性能。
ⅱ管式超濾裝置
優點:原液流道截留面積較大,不易堵塞;膜面的清洗比較容易,可化學清洗或擦洗。
缺點:單位體積內膜的充填密度較低,占地面積大;膜管的彎頭及連接件多,設備安裝費時。
ⅲ卷式超濾裝置
優點:單位體積內的有效膜面積較大,水在膜表面流動狀態比較好,結構緊湊,占地面積較小。缺點:進水預處理要求嚴格,對所用的膜強度要求較高,使用過程中,一旦發現膜破損須更換新的膜元件。
ⅳ中空纖維式超濾裝置:
優點:單位體積內有效膜面積最大,工作效率最高,占地面積小。中空纖維無須支撐物。缺點:膜的清洗較困難,只能用水力沖洗或化學清洗,不能用機械清洗,另外,中空纖維膜損壞后要更換整個組件。
③超濾工藝參數
主要參數有膜通量、膜清洗和膜壽命。
在操作壓力為0.11~0.6mpa,溫度小于60℃時,超濾膜的膜通量以1~500l/㎡h為宜。影響膜通量的因素有:進水流速、操作壓力、溫度、進水濃度和原水預處理等。
膜必須定期清洗,以延長膜的壽命,正常使用的膜的壽命為12~18個月。
④超濾在廢水處理中的應用
目前已應用在汽車制造行業噴漆廢水、金屬加工廢水以及食品工業廢水的處理及有用物質的回收。
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