反滲透技術(shù)在海水淡化中應(yīng)用.

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1、作者：Abao005淺析反滲透在海水淡化中的應(yīng)用摘　要：海水淡化自古以來就是人們夢寐以求的，現(xiàn)在已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實，尤其是近幾年來，反滲透技術(shù)由于其投資少、能耗低、成本便宜、建設(shè)周期短等優(yōu)點。已多次在國際海水淡化會化招標(biāo)中勝出。本文主要介紹反滲透技術(shù)的發(fā)展，介紹了膜、組器、設(shè)備以及應(yīng)用工藝的創(chuàng)新性開拓，其中包括不對稱膜、復(fù)合膜。關(guān)鍵詞：海水淡化，滲透，反滲透，膜分離18引言海水的組成很復(fù)雜，已知海水中含有80多種化學(xué)元素，主要以離子形式存在。在海水濃縮、結(jié)晶過程中，則以鹽的形式析出。其中Cl-，Na+，Mg2+等11種含量超過1×10-6的元素是海水的主要成份，占海水總含鹽量的99

2、.58%。此外，海水中還存在某些同位素，重要的有氫的同位素氘等。海水中也溶解有多種氣體，含量最多的為二氧化碳、氮和氧。空氣中的稀有氣體氬、氦和氖，在海水中也有微量存在。溶解在海水中的二氧化碳，與淡水中的情況不同，淡水中的二氧化碳主要是以游離狀態(tài)存在，可用煮沸或減壓等方法驅(qū)除。海水中的二氧化碳除少量是游離狀態(tài)外，主要是以碳酸根及碳酸氫根形式存在，需加入強酸方可逐出，用一般的方法難以驅(qū)逐。海水中還含有各種數(shù)量不等的無機和有機懸浮物，因此要從海水中提取淡水并不是一件很容易的事。世界上淡水資源不足，已成為人們?nèi)找骊P(guān)切的問題。作為水資源的開源增量技術(shù)，海水淡化已經(jīng)成為解決全球水資源危機

3、的重要途徑。反滲透法于20世紀(jì)70年代起用于海水凈化，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，隨著反滲透膜性能提高、預(yù)處理技術(shù)進步、能量回收率的提高等，已成為投資最省、成本最低、應(yīng)用范圍廣泛的海水淡化技術(shù)，也是目前最清潔的方法。一、反滲透簡介反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側(cè)得到淡水，在高壓側(cè)得到鹵水。反滲透時，溶劑的滲透速率即液流能量N為：N＝Kh(Δp－Δπ)式中Kh為

4、水力滲透系數(shù)，它隨溫度升高稍有增大；Δp為膜兩側(cè)的靜壓差；Δπ為膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為：18π＝iCRT式中i為溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù)；C為溶質(zhì)的摩爾濃度；R為摩爾氣體常數(shù)；T為絕對溫度。反滲透通常使用非對稱膜和復(fù)合膜。反滲透所用的設(shè)備，主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備。反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)，從而取得凈制的水。也可用于大分子有機物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過程簡單，能耗低，近20年來得到迅速發(fā)展?，F(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水（見鹵水）淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，并與離子交換結(jié)合制取高純水，目前其應(yīng)用范圍正在擴大，已開始用

5、于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面?！　。ㄒ唬┓礉B透的基本原理滲透現(xiàn)象早在1748年就由一位名叫阿倍?諾倫特的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：如果兩種不同含鹽量的液體用半透膜把它們隔開，那么低鹽度腔處的水分子會穿過半透膜向高鹽度腔運動，這個過程被稱為“滲透”。如圖1所示，如果用一個只有水分子才能透過的薄膜（即半透膜）將一個容器隔成兩部分，在半透膜兩邊分別注入純水和鹽水到同一高度（見圖la）。過一段時間就可以發(fā)現(xiàn)純水液面降低了，而鹽水的液面升高了（見圖1b,)，這種現(xiàn)象就叫做滲透現(xiàn)象。但是鹽水液面的升高并不是無止境的，而是到了一定高度后，產(chǎn)生的壓力抑制了淡水進一步向鹽水的滲透，從

6、而滲透的自然趨勢被此壓力所抵消而達到滲透平衡狀態(tài)，這時半透膜兩端液面差所代表的平衡壓力被稱為“滲透壓”（見圖lb）。滲透壓的大小與鹽水的濃度直接相關(guān)。如果在鹽水腔一側(cè)施加一個大于“滲透壓”的壓力，那么鹽水中的水分子會透過半透膜向淡水腔一側(cè)移動（見圖1c,）。這種現(xiàn)象與“滲透”現(xiàn)象正好相反，故稱之為“反滲透”。從理論上講，只要外加壓力高于滲透壓即可產(chǎn)生反滲透，但是在實際應(yīng)用中工作壓力通常要比滲透壓大得多。18綜上所述，產(chǎn)生反滲透現(xiàn)象必須具備二個基本條件，第一，必須有一種高選擇性和高滲透性（透水性）的半透膜。第二，必須有外界推動力，即以壓力作為推動力，此操作壓力必須遠(yuǎn)高于溶液的滲

7、透壓。圖1滲透、滲透壓、反滲透示意圖（二）反滲透膜分離原理當(dāng)溶液與純?nèi)軇┍话胪改じ糸_，半透膜兩側(cè)壓力相等時，純?nèi)軇┩ㄟ^半透膜進入溶液側(cè)使溶液濃度變低的現(xiàn)象稱為滲透。此時，單位時間內(nèi)從純?nèi)軇﹤?cè)通過半透膜進入溶液側(cè)的溶劑分子數(shù)目多于從溶液側(cè)通過半透膜進入溶劑側(cè)的溶劑分子數(shù)目，使得溶液濃度降低。當(dāng)單位時間內(nèi)，從兩個方向通過半透膜的溶劑分子數(shù)目相等時，滲透達到平衡。如果在溶液側(cè)加上一定的外壓，恰好能阻止純?nèi)軇﹤?cè)的溶劑分子通過半透膜進入溶液側(cè)，此外壓稱為滲透壓。滲透壓取決于溶液的系統(tǒng)及其濃度，且與溫度有關(guān)，如果加