反渗透膜技术在我国的应用与发展

反渗透膜技术在我国的应用与发展

给排水081班 张宝 6002208038

【摘要】：反渗透水处理技术是当代先进的水处理脱盐技术，其应用领域越来越广泛。它应用于电力、化工、石油、饮料、钢铁、制药、电子、市政、环保等行业，即应用于生产锅炉补给水和引用水、淡化海水、制备电子级超纯水，也用于废水处理、物质回收与浓缩的分离过程等领域。反渗透低压膜、超压膜的使用，大大地降低率运行成本，尤其是电力费用，并更新了人们的观念，以至于认为对水中含盐量超过100mg/L,的原水采用反渗透作为预除盐也是经济合理的（DL/T 5068 《火力发电厂化学设计技术规格》条文说明中指出，在美国的价格条件下，原水总溶解固形物大于75mg/L时，采用反渗透除盐是经济的。）它的使用，极大地延长了传统的离子交换设备的再生周期，减少了酸碱的排放量，有利于当地的环境保护。它即可大大降低运行人员的劳动强度，又可以进一步提高整个水处理工艺的运行和自动化强度。是水处理工艺发展的方向之一。

【关键词】：反渗透膜 CA 反渗透预处理 膜清洗 低压膜 超压膜

近来，物理化学处理技术、光照射技术及膜过滤技术已形成三大水处理技术。在这些技术中引人注目的是膜分离法污水处理技术[1]。膜分离是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分混合物的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。而反渗透膜分离技术作为当今世界水处理先进的技术，具有清洁、高效、无污染等优点，已在海水淡化、城市给水处理、纯水和超纯水制备、城市污水处理及利用、工业废水处理、放射性废水处理等方面得到广泛的应用。

膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换树脂等)相比较，过程中大多无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效

率高、工艺简单、投资小等特点。膜分离技术应用到污水处理领域，形成了新的污水处理方法，它包含微滤(MF)、超滤(UF)、渗析(D)、电渗析(ED)、纳滤(NF)、和反渗透(RO)等。

反渗透膜发展概况

渗透现象是法国人于250多年前发现的，自此以后人民开始围绕这种现象展开了广泛的研究，1867年美国佛罗里达大学提出了反渗透海水淡化的概念，1953年醋酸纤维素膜的脱盐能力被reid和bretom等人证实后，loed 和sourirajan 与1960年研制成功了世界上第一张高脱盐率、高通量的不对称醋酸纤维素（CA）反渗透膜。20世纪70年代初美国杜邦公司开发成功了芳香族聚酰胺中空纤维反渗透膜，80年代出交联芳香族聚酰胺复合膜及卷式原件研制成功，而操作压力也由最初的高压反渗透海水脱盐膜到低压反渗透苦盐水脱盐膜，至90年代中期超低压搞脱盐度聚酰胺复合膜及元件投入市场。

我国反渗透膜技术的研究开发始于1965年，1982年我国第一个CA卷式膜元件胭脂成功，1983年CTA中空纤维组件研制成功。近几年来，由于国外卷式PA复合膜的大量进入我国市场，对国产CA卷式膜的冲击很大，目前国产CA卷式已停产，在反渗透工艺研究和工程应用方面，1991年国产CTA中空纤维反渗透膜组件用于引用纯净水生产并获得成功。与国外相比，我国反渗透工艺和工程技术已接近国外先进水平，但膜和组件技术同国际同类产品有极大的差距。复合膜虽已完成中试放大，并有小规模的投入工业生产，但离大规模的工业生产仍有交大的差距，当前反渗透膜组件市场，卷式基本上由进口PA复合膜原件所占据。在工程上，是进口膜元件和其他关键部件，自我设计制造反渗透配套装置。反渗透膜元件方面，国产产品无论是在脱盐率、透水量上，还是在稳定性、使用寿命上，比起当今世界先进的膜元件具有一定的差距。

反渗透膜工艺的应用

反渗透水处理技术成功应用于各领域，在很大程度上是由于其操作简单和运行经济。它与许多高科技产品一样，技术含量高，科技附加值高，但其易于掌握。对水质有严格要求的应用领域、如电子（超大规模集成电路用水水质要求电阻率大于17MΩ•cm；总有机碳小于1mg/L，甚至小于0.5 mg/L）。电力，反渗透设备可作为预脱盐装置。反渗透除盐较其他预除盐装置，如蒸发器、电渗析等，有着独到的优势。它的使用，极大地延长了传统的离子交换设备的再生周期，减少了酸碱的排放量，有利于当地的环境保护。它即可大大降低运行人员的劳动强度，又可以进一步提高整个水处理工艺的运行和自动化强度。在进水水质和当地条件许可的情况下，采用“超滤+反渗透+电去离子装置”系统可告别酸碱，工艺更符合环保要求。应该指出，反渗透技术用于海水淡化有着不可替代的优势，它在国外以得到广泛的采用在我国也以起步。具有一定规模的海水淡化系统的制水成本已大幅度地下降，反渗透技术在海水淡化方面必将有更大的作为，特别是沿海缺水城市。

随着反渗透技术应用的增多，反渗透国产化工作日益得到重视，国产化率越来越高。

反渗透装置需要长期安全运行，一是必须重视预处理，使预处理出水满足反渗透进水的要求；而是重视反渗透装置的内在质量，如膜元件及数量的合理选择、膜组件的合理排列组合等。在此基础上，出色的反渗透装置制造厂家需要考虑装置的顺畅、美观。

为了确保反渗透装置运行的安全可靠性和经济性，通常采用反渗透预处理和对膜进行定期的清洗。具体来说反渗透预处理是为了做到：

1、防止膜表面上污染，指防止悬浮杂质、微生物、胶体物质等附着在膜表面上或无堵膜元件水流通道。

2、防止膜表面上结垢，因为反渗透装置运行中，由于水的浓缩，有一些难容盐如CaCO3

等沉积在膜表面上。

3、确保膜免受机械和化学损伤，以使膜有良好的性能和足够的使用寿命。

也就是说，反渗透系统的效率和寿命与原水的预处理效果密切相关。预处理就是要把进水对膜的污染、结垢、损伤降到最低，从而使反渗透的产水量、脱盐率、回收率、运行成本达到最优。

在正常运行条件下，反渗透膜可能被无机物垢、胶体、微生物、金属氧化物，这些物质沉积在膜表面上，将会引起反渗透装置出力下降或脱盐率下降；有时反渗透水处理系统的误操作或故障，如系统回收率过高、加阻垢剂系统故障，可能引起反渗透膜的污染及结垢。因此，为了恢复反渗透膜良好的透水和除盐性能，需对膜进行化学清洗。当膜有损伤时，可采用膜制造商提供的修复溶液，对膜进行修补，以恢复RO膜的脱盐率。值得指出的是，装置设计合理、运行正确，就无需经常清洗。

前景展望

随着膜技术的不断发展，新型膜产品不断涌现，膜处理工艺系统也应随之不断改进，以提高运行效率，减少运行能耗，延长膜原件的使用寿命，降低工程造价，拓展膜技术的应用范围。

反渗透技术与前处理与后处理新工艺的结合，是今后膜法水处理技术的发展方向之一。

传统的反渗透预处理工艺通常采用凝聚、澄清、沉淀、过滤等方法，系统运行不稳定，出水水质差，设备占地面积大，运行操作复杂，还容易造成反渗透膜元件的污染。通过采用微滤、超滤技术，取代传统的预处理工艺，提高预处理水平可以保证反渗透系统的运行

安全，尤其对高污染水源，甚至对于污水回用等领域，都可以满足反渗透的实用性。

反渗透之后的后处理设备，传统采用树脂离子交换技术，通过一级和婚礼自交换处理，以达到更高的水质标准。但离子交换工艺必然会伴有大量的酸碱消耗，造成环境污染问题。连续除例子EDI技术为此提供了解决方法。

微滤、超滤→反渗透→EDI的组合处理工艺，称之为全膜处理工艺，是水处理工艺发展的方向。

参考文献：

⑴冯逸仙.反渗透水处理系统工程.中国电力出版社

⑵张葆宗.反渗透水处理应用技术.中国电力出版社

⑶崔玉川.水的除盐方法与工程实用.化学工业出版社

⑷韩剑宏.水工艺处理技术与设计.化学工业出版社

⑸李圭白.水质工程学.中国建筑工业出版社

⑹周云.微污染水源净水技术及工程实例.环境与科学技术出版社