反渗透、纳滤膜及其在水处理中的应用
美国海德能公司北京代表处徐平
一、反渗透及其发展：
以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术，三十年来取得了令人瞩目的巨大发展。据有关文献估计，今天的分离膜世界市场规模已达到每年20亿美元以上。表1和图1分别给出了按分离原理和按被分离物质的大小区分的分离膜种类，从中可以看出，除了透析膜主要用于医疗用途以外，几乎所有的分离膜技术均可应用到石油、天然气及石油化工行业中去。反渗透和纳滤作为主要的水及其它液体分离膜之一，在分离膜领域内占有重要地位。
1953年美国佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透海水淡化，1960年美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan研制出第一张可实用的反渗透膜。从此以后，反渗透膜开发有了重大突破。膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到用表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜。操作压力也扩展到高压（海水淡化）膜，中压（醋酸纤维素）膜，低压（复合）膜和超低压（复合）膜。80年代以来，又开发出多种材质的纳滤膜。
膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势。除了传统的中空纤维式、卷式、管式及板框式以外，又开发出回转平膜、浸渍平膜式等。工业上应用最多的是卷式膜，它占据了绝大多数陆地水脱盐和越来越多的海水淡化市场。中空纤维膜在海水淡化应用中仍占有很高的份额。今天世界上反渗透、纳滤膜水处理装置的能力已达到每天数百万吨。目前世界最大的反渗透苦咸水淡化装置为位于美国亚利桑拿州的日产水量为28万吨的运河水处理厂，最大的反渗透海水淡化装置，位于沙特阿拉伯，日产水量为12.8万吨。最大的纳滤脱盐软化装置位于美国佛罗里达州，日产水量为3.8万吨。
图1 按分离物质大小分类的分离膜
二、国内反渗透膜及其应用：
我国从60年代中期开始研制反渗透膜，与国外起步时间相距不远，但由于原材料及基础工业条件限制，生产的膜元件性能偏低，生产成本高，还没有形成规模化生产。相比面言，我国的超滤、微滤膜研制虽晚于反渗透，始于70年代，但目前已发展到数百个生产厂。虽然有品种少、质量、性能不够完善等问题，但因价格低廉，不仅有效地阻挡了国外同类产品的大量流入，而且也扩大了应用范围。
国内反渗透应用始于70年代后期，最早多限于电子、半导体纯水，80年代以后逐渐扩大到电力及其它工业，90年代起在饮用水处理方面获得普及，现在反渗透已进入到家庭饮用纯水。最近三年是反渗透应用大发展阶段。根据保守的估计，各种反渗透膜元件1997年的国内销售额在1～1.5亿人民币左右。随着国内几条引进生产线的陆续开工生产，预计今后国产反渗透膜的市场份额会有上升。纵观国内反渗透应用市场，有以下几个特点：
1.大型反渗透装置集中于锅炉补给水用途
据不完全统计，我国已建成和在建的100吨/小时以上的反渗透装置已超过50套，但除少数电子等行业以外，大多数都集中于锅炉补给水用途。最早是火力发电厂，后来扩展到炼油、石化、化肥、化工等行业。其中最大规模为600吨/小时，估计本世纪内会出现超过1000吨/小时的超大型反渗透水处理装置。国内在此领域已积累了丰富的设计、施工和运行经验，现国内承建过100吨/小时以上规模反渗透装置的水处理工程公司已超过10家。
2.饮用水处理应用限于中、小规模
在国外，1000～10000吨/小时规模的超大型反渗透或纳滤装置多用于城市供水系统，而国内在饮用水用途的反渗透装置还都是数十吨/小时以下的中、小规模。随着经济发展和膜技术的普及，这一领域的应用前景很大。
3.油田用水及废水处理应用还有待开发
由于这一领域的应用技术难度较高和经济成本原因，目前国内还处于研究、开发阶段，伴随石油工业发展和水再利用、环境保护呼声日益高涨，膜技术大量进入这一领域已为时不会太远，对膜厂家和工程公司也是一个商业机会。
4.纳滤膜应用刚刚开始
纳滤膜在饮用水净化处理，污、废水排放处理，各种水溶液的浓缩与精制领域的优越性虽然已逐渐为人们所认识，但由于膜成本较高的和应用经验不足，国内在此领域还刚刚起步，预计今后会有很大发展。
三、国外反渗透及其应用：
美国是反渗透膜技术的发明国和最大生产国，但日本作为后起之秀，现在的研制、开发能力已开始赶上和超过美国。例如1996年日东电工推出的ES20系列超低压膜代表了今天反渗透膜的最高水准，它已实现0.75MPa压力下脱盐率99.7%，产水量0.8吨/平方米/日。该公司97年生产出的耐污染型低压反渗透膜LF10系列显示了反渗透膜开发的新方向。该膜在传统的芳香族聚酰胺膜表面复合上一层聚乙烯醇，既消除了膜表面的负电性又提高了膜的亲水性和耐氯性，从而大大提高了反渗透膜的抗污染性能。
目前国外反渗透膜的主要生产厂商均为美国和日本公司，其中美国杜邦(Dupont)公司和日本东洋纺(oyobo)公司垄断了中空纤维反渗透膜的世界市场。卷式反渗透膜的主要生产厂商为七家，他们是：
1.美国Hydranautics公司，该公司于1987年成为日本日东电工公司的全资
子公司
2.日本日东电工(Nitto Denko)公司
3.美国Film tec公司，该公司于1985年成为美国Dow chemcal(陶氏化学)
公司的全资子公司
4.美国Fluid system公司，该公司现为美国KOCH公司的子公司
5.日本东丽(Toray)公司
6.美国Desel公司，该公司现为美国Osmonics公司的子公司
7.美国Trisep公司
据有关专家估计，1996年卷式反渗透膜的世界市场规模为2.3亿美元，其中Hydranautics/Nitto Denko的市场份额为35%，Dow/Film tec为26%，两家合计占据世界市场的61%。
美国、欧洲反渗透用途主要为各种工业用水及饮用水，中东、西班牙的海水淡化应用较多，日本主要用于半导体、电子，韩国、台湾除半导体、电子外，小型饮用纯水需求量很大。下面介绍美国饮用水用途膜分离应用情况。美国除大量使用中、小型及家用反渗透系统外，还建有许多大型公共供水系统。1996年9月美国国立研究所曾以问卷调查方式统计了美国大型饮用水脱盐装置的状况。该调查发表了美国50个州中的21个州的以饮用水为目的的179家脱盐水厂的数据。结果表明这些装置总的产水能力为140万吨/日，各种脱盐方法在总装置产水能力中所占比重分别为：陆地水（苦咸水）反渗透47%，纳滤膜软化31%，可倒极电渗析13%，海水淡化8%。值得注意的是，纳滤膜软化的增长速度最快，从1992到1996的4年中，纳滤膜软化装置增加500%，大大高于其它方法。这是因为纳滤膜不仅可在低压下对水源软化和适度脱盐，而且可脱除三卤甲烷生成能（THMFP）、色度、细菌、病毒和溶解性有机物，因而日益受到青
睐。该调查还对各种脱盐方法的经济成本进行了统计比较。其结果如表1所示。无论是一次设备投资还是运行、维修费用均以纳滤膜软化为最低。
四、纳滤膜及其应用
1.纳滤膜的定义及种类
纳滤(NF)膜早期称为松散反渗透(Loose RO)膜，是80年代初继典型的反渗透(RO)复合膜之后开发出来的。其准确定义到目前为止，学术界还没有一个统一的解释，这里暂表达为：
(1) NF膜介于RO与UF膜之间，对NaCl的脱除率在90%以
下，RO膜几乎对所有的溶质都有很高的脱除率，但NF膜
只对特定的溶质具有高脱除率；
(2) NF膜主要去除直径为1个纳米(nm)左右的溶质粒子，截留
分子量为100～1000，在饮用水领域主要用于脱除三卤甲
烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂，可溶性有机
物、Ca、Mg等硬度成分及蒸发残留物质。
纳滤膜的一个很大特征是膜本体带有电荷性。这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因。例如日东电工的NTR-7250膜为正电荷膜，NTR-7450为负电荷膜。
鉴于国内许多科研及使用单位对纳滤膜不如反渗透膜那样熟悉，现将国外主要的纳滤膜及其性能列于表3和表4，以供参考。
2.纳滤膜的应用
(1) 软化水处理
对苦咸水进行软化、脱盐是纳滤膜应用的最大市场。在美国目前已有超过40万吨/日规模的纳滤膜装置在运转，大型装置多数分布在佛罗里达半岛，其中最大的两套装置规模分别为3.8万吨/日(1989年)和3.6万吨/日(1992年)，这两套装置均为Hydranautics公司承建，使用聚乙烯醇材质的PVD1膜。Film tec公司的NF-70膜也在多套万吨/日以上的大型装置中获得了成功应用。
(2) 饮用水中有害物质的脱除
传统的饮用水处理主要通过絮凝、沉降、砂滤和加氯消毒来去除
水中的悬浊物和细菌，而对各种溶解性化学物质的脱除作用很低。随着水源的环境污染加剧和各国饮水标准的提高，可脱除各种有机物和有害化学物质的“饮用水深度处理”日益受到人们的重视。目前的深度处理方法主要有活性炭吸附、臭氧处理和膜分离。膜分离中的微滤(NF)和超滤(UF)因不能脱除各种低分子物质，故单独使用时不能称之为深度处理。纳滤膜由于本身的性能特点，故十分适用于此用途的应用。美国环保局(FDA)曾用大型装置证实了纳滤膜脱除有机物、合成化学物的实际效果。日本也曾于1991～1996年组织国家攻关项目“MAC 21”(Membrane Aqua Century 21)开发膜法水净化系统。该项目的前三年侧重于微滤/超滤膜的固液分离，后三年重点开发以纳滤膜为核心，以脱除砂滤法不能脱除的溶解性微量有机污染物为目的的饮水深度净化系统。大量工业装置的运行实践表明，纳滤膜可用于脱除河水及地下水中含有的三卤甲烷中间体THM（加氯消毒时的副产物为致癌物质）、低分子有机物、农药、异味物质、硝酸盐、硫酸盐、氟、硼、砷等有害物质。
(3) 中水、废水处理
中水一般指将大型建筑物（宾馆、写字楼、商场等）中排出的生活污水处理后用于厕所冲洗等非饮用再利用水，在中水领域的膜利用，日本作了很多的工作。
纳滤膜在各种工业废水的应用也有很多实例，如造纸漂白废水处理等。生活废水中，纳滤膜与生物处理（活性污泥）相结合也已进入实用阶段。
(4) 食品、饮料、制药行业
此领域中的纳滤膜应用十分活跃，如各种蛋白质、氨基酸、维生素、奶类、酒类、酱油、调味品等的浓缩、精制。
(5) 化工工艺过程水溶液的浓缩、分离
如化工、染料的水溶液脱盐处理。
地表水反渗透系统的设计
──美国海德能公司Wayne Bates，徐平，张烽
关键词：RO、反渗透、地表水、膜、设计
摘要：苦咸水反渗透系统需要以地表水作为给水水源。地表水以污染物含量高而出名，因此要求在反渗透系统和反渗透预处理设计时予以高度注
意。本文主要讨论现有的和一些新的设计思路。
前言
与以井水为给水水源相比，以地表水为给水水源的反渗透水处理系统的工艺设计和系统监控更为复杂，各种参数的选定更加保守。其原因可归为以下几个方面：
1.地表水中的各种悬浮物和胶体的含量较高，需要更多的预处理；
2.市政水处理或反渗透预处理过程中往往引入了反渗透系统的污染物（如明矾、阳离子、聚合物电解质、正磷酸锌及活性碳微粒等），有机污染物以及微生物，藻类等生物活性较高的物质；
3.地表水的温度。总溶解固形物（TDS）和污染物含量的季节性变化较大。
反渗透预处理
设计地表水反渗透系统首先应选择正确的预处理以减少和控制污染物。如果水的预处理选择得当，则反渗透系统就能正常运行。确定在系统中是否设计了合适的预处理的最好办法是进行现场小型实验或对使用同一给水水源的现有反渗透系统进行考察。但是，时间和费用往往限制了现场实验的实施。在缺乏小型实验或经验数据时，能反映季节变化的水质全分析变得更为重要。
反渗透设计人员应设计足够的预处理以使给水水质满足反渗透给水要求。预处理应减少悬浊物和胶体含量以使浊度＜1.0NTU（最好＜0.3NTU），15分钟SDI低于5.0（最好＜3.0）。
预处理还应减少有机物含量，由于有机物污染程度难于预测，因而膜生产厂家也无法提供最大含量的规定，但建议TOC（总有机碳）含量应低于2.0ppm（以碳计）。这2.0ppmTOC大致相当于5ppm的总有机生物量，如反渗透膜以13gfd （加仑/英尺2/日，约合22.1升/平方米/小时）的水通量工作一年且在运行过程中这些有机物不被连续地冲掉或者未被定期地清洗掉时，就会在膜表面堆积达0.05英寸厚（约合1.27毫米，是给水隔网厚度的近两倍）。
预处理还应控制藻类和细菌的增长，由于生物污染程度难于预测，因而膜生产厂家也无法提供最大含量的规定，但建议在细菌含量为10,000cfu/ml（在每毫升中的菌落生成单位）时应引起注意。
反渗透设计
设计地表水反渗透系统时，设计人员应考虑设备投资和运行成本的平衡，既能保证产水量和产水水质，又能降低能耗，降低清洗频度。
影响地表水反渗透系统污染速度的主要因素按其重要性顺序排列如下：
1.膜材质类型（醋酸纤维膜或聚酰胺膜）
2.产水通量
3.横向流速
4.反渗透操作条件
5.反渗透膜元件结构
一、膜类型：
设计人员可以选择海德能公司的CAB系列（醋酸纤维）膜元件或CPA系列（芳香族聚酰胺）膜元件。对于难处理的地表水或者废水系统，经常选用CAB 膜来代替CPA膜。CAB膜的优点是膜表面光滑、不带电荷，在使用时可减小污染物（例如带电荷的有机物）沉积，并且微生物不易在其表面粘滞。在SEM显微镜下可观察到CPA膜表面比较粗糙，另表面带负电荷，会吸引带电的有机物并将其粘滞在膜表面上。
CAB膜还有一个优点，即在运行时给水中可含0.3～1.0ppm游离氯。氯作为消毒剂，可保护CAB膜不受有害细菌侵蚀，还可防止因微生物和藻类的生长而引起的污堵。CPA膜本身能耐氯，但不能耐受其氧化性。因此要求除氯。要保证反渗透给水游离氯含量低于0.05ppm。CAB膜耐氯能力为26,000ppm×小时，而CPA膜在有过渡族金属离子存在时的耐氯能力只有1,000～2,000ppm×小时（以透盐率增加一倍的时间考虑）。
对于已经过良好的预处理去除了胶体和有机污染物并且生物活性较低的地表水，优先选用CPA膜。CPA与CAB相比有如下优点：CPA膜脱盐率较高（CPA ＞99%，而CAB为95～98%），因而产水质量更高；膜耐久性强，使用期内脱盐率下降极少，从而寿命更长；所需给水压力低从而可将反渗透给水泵耗电费用下降60%；运行PH范围宽（CPA：4～10，而CAB为5～8），从而可使反渗透给水不加酸或少加酸；膜清洗时的PH范围宽（CPA：3～10，而CAB为4～7）；允许的温度上限高（CPA为45℃，而CAB为35℃），从而更便于清洗。
二、水通量：
选定了膜材质以后，设计者要考虑的第二个重要的参数是产水通量。产水通量是单位有效膜表面的产水量，用GFD（加仑/平方英尺/天）或者LMH（升/平方米/小时）表示。
在反渗透系统的产水通量与污染速度之间存在直接关系。水通量低，污染速度就低，要想降低水通量可选择膜面积较大的反渗透膜元件。在低水通量下，减小了污染物在给定面积膜表面上的沉淀从而降低了污染速度。这种沉淀是由于在给水平行流过膜表面时还有部分产水垂直透过膜表面而产生的。多年观察表明，一旦超过一定的水通量，其污染速度会呈指数上升。对不同水质和不同污染物含量的水源给出了建议的设计水通量范围（能看表1建议的反渗透设计导则）。这些设计导则的基础是假定已经有了足够的预处理，而且生物活性受到控制。制定设计导则的目的是为了降低污染速度，从而减少清洗次数。
根据经验，如果每隔3个月或者更长的时间清洗一次，则表明预处理和反渗透系统设计是合理的，如果1至3个月清洗一次，则可改进工艺和增加设备。假如不到1个月就清洗一次，考虑到清洗费用、反渗透膜寿命缩短以及运行工况恶化，则需要增加更多的预处理设备以便进行工艺改进。
三、横向流速：
为了控制地表水反渗透系统中的污染速度，选择最佳膜面横流速度与选择水通量同样重要。给水和其产生的浓水在膜表面的横向流速越高，膜污染速度就越低。当给水和浓水水流穿过给水/浓水隔网时，高横向流速可增加湍流程度，从而减少颗粒物质在膜表面上的沉淀或在隔网空隙处的堆积。较高的横向流速也提高了膜表面上的高浓度盐分向主体溶液的扩散速度，从而减少了难溶盐沉淀在膜表面上的危险。
为了达到所希望的系统水通量，设计人员在确定了所要求的反渗透膜元件的数量之后，还应考虑到横向流速问题。这些反渗透元件可串联在压力容器中。对于地表水反渗透系统，一般可用6个40英寸长的元件串入一个压力容器中（注：对于井水或MF、UF或RO出水等SDI较低，因而污染程度低的给水，由于给水-浓水压降一般较低，因而在这些系统中每压力容器可使用7只膜元件）。选择365或者400平方英尺的8英寸直径×40英寸长的高膜面积元件（与330平方英尺的元件相比较）的优点是在对给定水通量的系统中可减少压力容器数量。压力容器数量的减少即意味着每个容器的横向流速高，污染的可能性就减少，设备投资费用也少。
表1中建议的反渗透设计导则注明了对于不同给水水源，压力容器中膜元件的最大给水流量和最低浓水流量。设定最大给水流量用来保护容器中的第一根反渗透元件，使其给水与浓水压力降不超过10psi。压力降高于此值就会使膜组凸出并且使给水隔网变形，从而损坏膜元件。设定最小的浓水流量以保证在容器末端的膜元件有足够的横向流速。从而减少了胶体在膜表面上的沉淀，并且减少浓差极化对膜表面的影响。浓差极化是指在膜表面上的盐浓度高于主体流体浓度的现象。盐浓缩是因膜表面附近的横向流速低而造成的（与管子中心的流速高于管子表面的流速的概念相似）。横向流速越低，膜表面的盐的反向扩散速度就越低，结果难溶盐沉淀的机会增多，而且更多的盐会透过膜表面。浓差极化的程度可被量化为 值，该值应该小于1.20。
四、反渗透维护：
有多种维护方法可以降低地表水反渗透系统的污染速度。这些方法包括伺服运行时的浓水再循环，停运后低压冲洗，停运期间定期低压冲洗以及定期消毒。我们建议采用RO产水对膜元件进行冲洗和短期浸泡，但这种方法常常得不到使用。RO产水可抑制细菌滋长，而且还可以溶解膜上的污染物或者使它疏松。
浓水再循环的优点是提高了横向流速，从而可冲洗掉膜表面上的污染物，其缺点是使RO给水泵的容量增大，而且RO产水含盐量也会增加10%。
停运后冲洗的优点是可将污染物及浓水从膜元件中冲洗出来。
停运期间冲洗的优点是可将膜元件表面的死水冲洗出来并能阻止生物滋长。根据现场条件，这种冲洗至多每8小时进行一次。
可以进行定期消毒，以控制两次清洗之间的生物滋长。
在运行状态连续消毒是工艺设计中所关心的最新领域。醋酸纤维素膜有其固有的杀菌优点（可在给水中含0.3～1.0ppm的游离氯）。而对于CPA膜，在运行中使用氧化型杀菌剂方面就受到限制。在不含铁的给水中（这在多数反渗透系统中都很难做到），要求将氯控制到少于0.05ppm，过醋酸/过氧化氢控制到0.4～1.0ppm。目前正在进行现场试验，以研究对于较复杂的RO用途，是否可加入较
多的氯以减少清洗次数并且还能保持适当长的使用寿命。目前还正在进行其它现场研究以调查氯胺的杀菌能力及其对CPA膜的影响。最初的结果表明在某些情况下CPA膜可耐受6～8ppm的氯胺，而在其它情况下可耐受多达12ppm的氯胺。
五、反渗透膜元件结构：
世界上所用的井水和地表水反渗透系统所用的膜元件绝大多数为卷式膜元件。与中空纤维和板框式结构相比较，卷式膜元件在给水通道抗污染能力、设备空间要求、投资和运行费用以及可从很多的供应商处购得等方面提供了最佳的组合。
选择卷式膜元件时主要考虑因素为膜的有效表面积、给水通道隔网的几何形状、尺寸以及产品制造质量标准，这些质量标准是用来确保膜元件的可靠性，如密封完整性和FRP外皮的坚固性。
如前所述，具有最大的膜面积有利于设计最低水通量和最高横向流速的反渗透系统。
反渗透膜元件采用塑料网作为给水通道隔网，其目的是向给水提供一条尽量接近湍流的通路，使给水在卷式膜片之间充分流动。以前市场上多数苦咸水反渗透膜元件都是采用0.028英寸至0.031英寸（28～31密耳）厚的金刚石形隔网。一些较新的反渗透膜元件使用了26密耳（0.66毫米）隔网来增加膜面积、产水量和元件中的给水与浓水的压力降，而另一些元件采用了31至34密耳隔网，以减小膜面积、产水量和给水与浓水的压力降。
地表水采用较厚隔网的目的是希望：
1.由于给水与浓水间的压力降开始时较低因而可延长两次清洗之间的运行时
间,从而能容纳更多的污染物；
2.一旦反渗透膜元件被污堵，可缩短清洗时间。虽然并无明确的经验数据以
支持这一设计，而且还需要继续研究以确定厚隔网的优点是否可以抵销反渗透系统设计中的高水通量和低横向流速的消极影响。
表2是市售的8英寸×40英寸反渗透元件的部分数据总结，包括膜工作面积、给水隔网厚度、给水隔网的大约体积（立方英尺）以及隔网厚度对雷诺数的影响。在运行期间厚盐水隔网的有利方面是压力降可能较低，因此达到单支膜元件上压力降的极限值（10psid）时的工作周期。但这与通常建议的清洗要求：因污染导致压力降升高10～15%时就应清洗的说法相对立。厚盐水隔网也有雷诺数低的消极影响，尽管这可能是一个小缺点，因为所有隔网的雷诺数都是100左右，这一数值使隔网水流完全处于0～2000的层流范围内，所有不可能出现涡流或者湍流。在清洗期间厚盐水隔网的正面影响可能在于能更快地去除较大的污染物，因此可缩短清洗时间。
从表中可有趣地观察到醋酸纤维反渗透膜元件（最常推荐的用于地表水处理的膜元件）的给水隔网总体积最小（收集污染物的能力小），而给水隔网的厚度处于中等范围，为28密耳。
反渗透元件的生产质量标准也很重要。制造考虑的因素有给水密封的完整性、FRP外皮的坚固性、膜片在卷制中无皱折、使用合适的卷绕拉力等等。实际情况是主要生产厂家生产的、市售超过一年的任何反渗透膜元件，如在生产厂家建议的设计导则内运行时对于地表水处理都是合适的。
结束语：
地表水处理用反渗透系统的设计应仔细考虑各种因素并采取相应的对策，这些因素包括反渗透预处理、反渗透排列选择、反渗透膜元件选择以及反渗透操作步骤。目前为降低地表水反渗透系统的污染速率已有一些小改进，但在技术上尚无大的突破。降低污染速率的进一步设计概念是开发新的反渗透膜、改进反渗透膜元件结构、开发清洗或者消毒用的新化学药品或者使用现有的化学药品而改进清洗和消毒程序。
表1. 海德能公司反渗透设计导则(针对8×40英寸膜元件)
GFD：加仑/平方英尺/天；gpm：加仑/分钟；psi：磅/平方英寸
表2 海德能公司8×40英寸反渗透膜元件部分工艺参数
大型纳滤装臵的设计及其性能
M．Wilf 徐平张烽李丰
摘要
第一台大型纳滤软化设备于1988年4月在美国弗罗里达州St. Lucie港口投入使用，该设备最初设计产水量为3785吨/日（1mgd），最终设计产水量为37,850吨/日（10mgd）。该设备的给水水源为浅层地下水，水中TDS含量低，且进水中含有过量的可溶性铁、钙、镁和TOC。由于该水中TOC含量高，所以色度和三卤甲烷含量也高。
软化设备使用海德能公司PVD型卷式（规格为8″）膜。膜材料采用的是聚乙烯醇衍生物，这种膜特征水通量高且污染速度低，即使在处理污染程度严重的进水时也是如此，特别需要强调的一点是，该设备在使用三年之后，仍可使进水压力维持在90psi，而保持产水量不变。
本文的目的是介绍这种设备的设计参数，更主要的是希望通过本文所做的介绍，使人们对海德能公司研制出的具有独特性能的膜元件有进一步的了解，使其更广泛地应用到软化设备中来。
引言
St. Lucie West位于弗罗里达的Treasure Caet，该地在迈阿密以北100英里，亚特兰海大以西5英里。St. Lucie West是一个“新城”按照城市的发展规划，该地将是一个拥有25.000长期居民并包括旅馆、会议中心以及体育竞赛训练场等设施的综合性城市，要建成这样一个城市，在城市建设的整体规划中，首先要解决的是“用水”问题，因为这一规模的城市日用水量应该达到六百万加仑，这是一个不小的数字。按照城建规划方案，该地区的饮用水主要依靠本地区的水源。而这一地区的水质普遍存在着污染情况，不能满足饮用水标准，因此，要想利用本地区的水资源，必须净化处理后方可使用。
设备的设计
软化设备的设计方案主要是以当地三口井的井水分析结果为依据，表1中列出了设计给水水质。因为水是从一个只有70英尺深的井里抽出来的地下水，其
水质特点是有机物、色度及铁含量高，而且还有一定浓度的H2S。尽管该水源含盐量较低（40mg/L），但因其三卤甲烷（THMFP）含量高，而且水中还存在一定量的溶解铁，所以要想将其处理成为饮用水，膜法处理是首选的方法，因为原水中含盐量较低，因此可选用纳滤膜技术对水进行处理。该膜的特征水通量极高，因而可以在大约为100psi低压下运行，该膜的脱盐率介于反渗透膜和超滤膜之间；对分子量超过300道尔顿的有机分子（例如，葡萄糖分子）的脱除率高达99%，无机离子透过纳滤膜的量主要取决于无机离子所带电荷。在设计St. Lucie 软化系统时，这种新的膜技术还处于工业应用的开始阶段，很多设计参数是工程师们基于以前的工程直觉。该净化系统前处理工序较为简单，只包括给水的PH 值调节，向水中添加阻垢剂，并配有保安过滤器。在设计中考虑采用前处理的主要目的是：1、防止膜结垢；2阻止大颗粒杂质进入膜元件，阻塞给水通道，给膜的性能带来不良的影响。因为胶体颗粒和溶解的有机物可能会使膜表面出现污染现象，为解决这一问题，系统设计中可适当增加膜表面积，来弥补这一缺点，但这种设计的结果是平均水通量较低，大约为10gfd。上述设计方案已被实践检验是可行的。该净化系统在使用了大约三年之后，当给水压力低于90psi并且在未对膜元件进行清洗的情况下，仍能使产水量达到设计标准。因为水源是浅层地下水，其特点是含盐量低，特别是含氯量也低，所以系统的浓水还可以再利用。当回收率为85%时，可将浓水与当地废水处理厂已经处理过的污水混合后，用来灌溉作物。根据预测，该地区的浅层地下水资源目前可以满足第一期4mgd用水要求，如果供水量需要增加时，则必须引进弗罗里达的地下水。而弗罗里达水中含盐量高达1500ppm，因此要想对这种水质的水进行净化处理就必须把操作条件——进水压力提高很多，而且RO设备的浓水也不得不被当作废水排到一个深的井里，因为浓水的氯含量太高了。
工艺流程及设备运行
图1列出了工艺流程图，图2是最终设计能力为10mgd的净化设备剖面图，系统中主要技术指标列于表2，用泵将浅层地下水通过直径为24”的给水管道送入设备，用压力控制阀门控制给水压力在一恒定值上。为了控制结垢，对给水应进行加酸处理，此时不需要添加防垢剂，由于给水的PH值低，所以不用添加阻垢剂。之后给水送入孔径为5微米的保安过滤器进行过滤，并用变频控制器控制立式低压给水泵，将给水加压至近90psi，加压后的给水送入RO系统中，85%的给水作为产品水产出，剩余15%的水混合后用于灌溉。为了将RO产水中的H2S和CO2气体除去，RO产水送入脱气器中进行脱气处理。然后利用添加氢氧
化钠的方法来调节产品水的PH值，使Langelier饱和指数为正值，同时，在RO 产品水中添加氯化钙，目的是使产品水总硬度达到所希望的水平。在将产品水送入贮水槽之前，应向产水中加入游离氯进行杀菌。该系统使用PVD低压卷式复合膜元件。图3-5中示出了PVD膜元件在1990年2月—1991年2月这一年间的使用操作数据，在此期间，系统的给水压力始终维持在80-90psi，产水量同样也保持稳定状态，请注意图中产水量从460gpm增加到690gpm（见图4）的情况，其原因是因为增加了一套设计能力为0.33mgd的反渗透系统，在90—91这一年间，产品水含盐量在100-180mg/L之间（见图5）。
用PVD膜脱盐
最初使用St. Lucie系统时存在的一个主要问题是，在原水和产品水中铁含量都很高，如表1所示，根据设计要求，限定原水中铁浓度应在0.1-2.9mg/L的范围内。设计者希望水中实际铁浓度最好取0.1-2.9mg/L之间一平均值，另外，由于水中的铁呈溶解状态，并与溶解的有机物产生化学健合。因此，设计者考虑铁的脱除率会较高，从系统一开机，我们就开始对整个净化过程进行追踪记录，记录结果表明，如果进水中铁的浓度是设计中规定的上限2.9mg/L，而设计要求产品水中铁浓度应在0.3mg/L以下，那么系统若仍按原设计规定的操作条件运行时，是不可能产出达到设计标准的成品水的。通过一系列的反复试验，终于找到了解决这一问题的方法，即降低进水的PH值，就能使铁的透过率降低，符合设计要求。为此，系统运行时的给水PH值应为3.5-4.5之间，此时即能得到符合标准的产品水。由于给水PH值低，其Langelier指数为负值，因而停止向系统中加入阻垢剂，抵消了由于多加酸所造成的额外费用。
对所示出的数据进行分析可以看出，进水中硫酸盐离子的浓度与铁的透过率成函数关系。同样，硫酸盐离子的透过率与一些阳离子如钙、镁离子的透过率呈函数关系。图6中示出了给水总硬度的透过率与水中硫酸根离子和总的阴离子浓度之比呈线性函数关系，图6中画出的两条曲线，第一条线是由现场试验得出的，第二条线是由计算机按所编排的程序计算出来的，由图6我们可得出这样一个结论：这两条曲线在各种硫酸根与总阴离子浓试之比范围内都是十分吻合的，不仅如此，由计算机计算出的产品水中所含成份也与实际产品水中（该产品水是利用St. Lucie设备净化得到的）分析得到的各种成份分析结果一致。具体数字在表3中列出，海德能公司的计算机程序“RODES”，是根据下列需要而开发的：1、对系统中每一膜元件的产水量进行计算并汇总；2、平衡各膜元件透过液和浓缩液中的离子电荷数；3、定义了每一种离子的离子透过系数，该系数是由试验结
果而得出的。各离子的透过系数列于表4，表中给出的每种离子的透过系数值都是相对于氯离子的透过系数值，也就是说以氯离子的系数为参考点。例如：通常我们是以1500-2000ppm的NaCl溶液作为给水，测量这种水质条件下膜的公称脱盐率。如果测得一个膜的公称脱盐率为98%，则氯离子的透过率应为2%，那么在参考操作条件下，任一离子透过率，就可以用氯离子透过率（本例子中氯离子透过率为2%）乘以特定离子透过系数，通过这种计算，即可求得该离子的透过率。表4中列出了三种类型的膜：醋酸纤维膜、聚酰胺复合膜、纳滤膜的离子透过系数，因为这三种膜的材质差异很大，所以它们的脱盐性能有很大差异，图6和图7分别示出了其它离子的透过率与硫酸盐比例的关系，从图可看出，阴离子的透过率似乎与硫酸盐比例无关，而阳离子的透过率随硫酸根浓度与总阴离子浓度之比增加而降低。出现这种现象的原因是：硫酸盐比率增加的过程实际上就是碳酸氢根转换成碳酸根和CO2的过程，即硫酸根将碳酸氢根置换出来的过程。以PVD膜的离子透过系数为例（见表4），硫酸根离子的透过率低于碳酸氢根离子的透过率100倍以上。如果给水中增加硫酸盐的比率，则透过液中阴离子浓度将会降低，最终导致产品水中负电荷的总数降低，因此，在产品水中只需很少量的带正电荷的离子，就能使渗透液中的正、负电荷处于平衡。试验和计算都可证明，这种方法不会影响带负电的离子的透过率。因为在给定的水溶液中增加硫酸盐离子的浓度是除掉碳酸氢盐而发生的置换反应，离子透过率的变化的与碳酸氢根浓度和给水中阴离子浓度之比有关。在图8中，我们列出了PVD膜的离子透过率与硫酸盐和总阴离子浓度之比的关系图。从以上所列出的结果，最终得出这样一个结论：当要处理的进水中含有较高浓度的硫酸根离子时，采用纳滤膜（PVD）能得到更好的脱除效果，另一方面，当被处理的给水中某些一价阴离子，特别是碳酸氢根离子的浓度很高时，脱盐率也不会很高。
有选择性地分离离子
PVD膜对硫酸根离子的透过能力与对其它一价阴离子的透过能力明显不同，这是PVD膜所独具的特点，利用这种特点我们可将PVD膜用来降低海水中的硫酸根离子的浓度，降低硫酸根离子的浓度将会使硫酸盐垢形成的可能性大大降低，由此带来的优越性可应用在如下方面，例如：当一个地区的地下水中含有高浓度的钙和钡离子时，不能将这样的水注入到油井里，但可以用经PVD处理的海水向油井里注水；另一种用途是，低硫酸盐含量的水可用于多级闪蒸（MSF）过程。海水温度高时，MSF的经济性更好。至于多级闪蒸（MSF）工艺中所用海水最高温度为多少，主要取决于硫酸钙的溶解度，因为硫酸钙的溶解度是随水
温的升高而降低的。减少海水中硫酸根离子和钙离子的浓度，即可使海水温度升高。为了检验该技术降低硫酸根离子浓度的可行性，我们进行了PVD膜元件用于处理天然海水的试验，结果示于图9-11。图中曲线表明了净驱动压力与氯离子、硫酸根离子透过率之间的函数关系。净驱动压力范围在75-350psi之间。由于氯离子透过率高，造成产品水中的含盐量高，此时为了维持同样的净驱动压力，实际进水压力仅为250-750psi，比使用海水膜元件时所需的进水压力低得多，试验用的海水成份是：氯19000ppm、SO42500ppm、Mg1300ppm、Ca450ppm，在以上试验条件下，根据净驱动压力的不同，产品水的硫酸根浓度为8-80ppm，对应的硫酸根离子的透过率是0.2-1.9%，而Mg、Ca和氯离子的透过率比硫酸根离子透过率高很多。氯离子透过率是35%-65%，在一些特殊情况下，如果用PVD膜处理SO4-Cl溶液，很可能出现PVD膜不能脱除氯离子的现象，这种现象会发生在含高浓度的硫酸根离子并混有很活泼的阳离子的浓水中，此时，氯离子被渗透液中带正电的阳离子拉到了渗透液一边。因此，当进水压力为某一值时，很可能会出现这样一种现象，即有些渗透液中的氯离子浓度反而比原水中的氯离子浓度还要高。
结论
通过运行St. Lucie设备可以证明纳滤膜（PVD）技术是一个非常好的技术，用它来替代常规的水处理技术是即经济又实惠。实验证明，PVD膜就其稳定性和抗污染能力而言都达到了我们预期的效果，离子透过纳滤膜的量主要取决于给水中的离子成份，离子电荷平衡及各种离子透过系数的计算机程序可用于预测膜元件的性能，PVD膜能够有选择性地分离某些离子的能力，使得该膜能够应用到海水和浓水的盐份分离工艺中。
附表
表1 St. Lucie 脱盐水厂设计给水水质
温度（℃）25
PH 6.95
Ca（mg/L）85-139
Mg（mg/L）5-9
Na（mg/L）29-44
HCO3（mg/L）277-286
Cl（mg/L）43-66
SO4（mg/L）2-5
SiO2（mg/L）22-29
Fe（mg/L）＜0.1-2.9
H2S（mg/L）0.4-0.9
色度8-105
TOC（mg/L）23-30
浊度(NTU) 1-18
悬浮物（mg/L）13-58
表2 St. Lucie West 脱盐水厂设备参数
投运时间1980
设备容量1MGD
进水含盐量550ppm TDS（浅水井）
回收率85%
产水水质200-400 ppm
40-60 ppm
前处理PH调节值，保安过滤器
后处理脱气、加氢氧化钠、加氯、加氯化钙膜元件类型聚乙烯醇衍生物、卷式结构
膜元件担保期3年
能耗≤1.4kwh/加仑
设计给水压力90-120psi
该装置用于去除色度（80—100单位）、铁（2—3ppm）及硬度
表3 St. Lucie脱盐水厂设计计算值和实际值
——回收率85%产品水中各离子成份
计算数据实际数据Ca（ppm）21.0 19.0
Mg（ppm）0.7 0.3
Na（ppm）10.0 19.0 HCO3（ppm）15.0 16.0
SO4（ppm） 2.0 1.0
Cl（ppm）44.0 47.0
进水压力74.0 80.0
进水PH 5.3 5.3
表4 不同材质的膜元件的离子透过系数
醋酸纤维膜聚酰胺复合膜纳滤膜(PVD) Ca 0.10 0.25 0.46
Mg 0.10 0.25 0.38
Na 1.00 1.20 0.86
K 1.30 1.50 1.50
NH4 3.00 1.50 1.50 HCO30.40 1.80 0.65
SO4 0.05 0.25 0.005
Cl 1.00 1.00 1.00
F 0.50 2.00 2.00
NO3 2.00 2.00 2.00
SiO2 2.00 0.50 0.50
采用新的前处理法和改进膜性能对RO海水淡化系统设计产生的影响
Mark Wilf Ph. D. Kenneth Klinko （美）加里福尼亚海德能公司
摘要
反渗透海水淡化系统在以敞开取水方式取用表层水时，为控制膜污染，必须设计各种前处理工艺。同时为维持膜性能能够在较长时间内保持稳定，在系统设计上采取了低水通量、低回收率的方法。近年来，海水淡化复合膜元件的性能指标有了很大程度的改进。同时，一种更有效的微滤膜技术也已在商业上得到广泛的应用。利用这些新的水处理技术，不仅能提高进水质量，而且能使经过前处理后的地表水其水质可与井水水质相比甚至更好。这些新技术可增加系统的可靠性，降低制水成本。本文将对新的前处理法在海水淡化系统中的实用价值进行评述，评估这些方法在改进RO海水淡化系统性能及经济性方面的潜力。
引言
利用反渗透技术进行脱盐的经济性正日益明显，由于反渗透的技术水平不断提高。目前，中低含盐量苦咸水脱盐所需的费用可与常规水处理方法相竞争的。特别是，当距离很远，或需要各种水处理的情况下，使用反渗透技术的优越性更为显著。从价格上看，虽然海水淡化膜元件稍比苦咸水膜元件贵一些，但是海水的RO脱盐费用却比苦咸水的RO脱盐费用高很多。原因之一是海水淡化系统所用水泵很贵，而且还需使用昂贵的耐腐蚀的合金管道，另外，海水淡化系统是靠敞开取水的方式取水，且回收率相当低等原因都造成海水淡化系统前处理费用大大高于苦咸水前处理系统所需费用。在目前RO系统的投资比例中，膜元件费用仅占制水成本的6%—8%，设备费及电费占绝大部分。RO系统回收率是影响设备的总投资费用以及运行费用的最主要因素。对于净化系统而言，进水量与回收率是成反比的关系，系统回收率直接影响到设备的规范及耗电量，但是就海水淡化RO系统来说，回收率不能任意增加，因为回收率越高，进水的含盐量也越高，最终导致渗透压增高，产品水含盐量也增加。
海水淡化膜技术的发展过程及其各项操作参数随着膜技术的发展随着聚酰胺复合膜技术应用到海水脱盐的净化设备中，系统设备的投资费用远远低于早期用醋酸纤维膜技术的设备投资费用。早在1978年，开发研制出了海水淡化复合膜，该膜的材料是脂肪族聚酰胺复合物，其特点为盐透过率很高，在将早期的膜技术被应用到饮用水RO系统时必须采用二级处理器，回收率较低，一般在30%—35%；在此之后，研制出新一代复合膜，其材质是芳香族聚酰胺，这是海德能公司对世界的一大贡献，因为该技术使膜性能有了显著的改进。从图1可看出，自1986年以来，推出的一系列海水淡化膜在维持水通量不变的情况下脱盐率不断提高，最新的商用海水淡化膜的特征水通量是1978年的2倍，盐透过率减少大约为1978年的4倍。目前已具有公称脱盐率99.7%、产水量为6000gpd(22.7m3/日)的商用膜元件，但实际上膜元件的公称性能并不就是系统的实际性能，因为单个元件的检测条件与RO系统的操作条件差异很大，系统性能可根据膜元件本身的技术参数、系统中安装的膜面积、给水水质以及操作条件等综合情况计算出来。
使用具有盐透过率低的膜元件（较高脱盐率），其结果是降低产水含盐量。因此，提高膜元件的脱盐率，可使RO系统回收率提高。以含盐量为38,000ppm，水温在18-28℃之间的地中海海水为给水设计的RO系统，其回收率为40%—45%，平均水通量为7-8gfd(11.9-13.5L/m2·小时)，在上述操作条件下，进水压为800—1000psi(55-70巴)，产水含盐量在300—500ppm之间。
当进水含盐量和膜元件的脱盐率为一定时，产水含盐量与进水温度、回收率、
反渗透装置的基本结构 摘要 制药用水的水质直接影响药品的质量。药品生产中大量使用饮用水、纯水和注射用水。由于制药用水的水质要求逐步提高，传统的制水工艺已远不能满足其要求，反渗透技术作为一种先进、有效的水质净化技术在制药用水系统中应用越来越多。目前，在一些新建或改扩建的制药工程项目中，常采用反渗透方法作为纯水制备的首选方案。结合设计经验，论述了受渗透技术在制药用水中的应用，包括反渗透膜的选择、渗透装置及组合形成、预处理、后处理以及成套制水设备的问题。 关键词：制药用水；反渗透；反参透膜；反渗透装置；成套制水设备
ABSTRACT Pharmaceutical water quality directly influences the quality of drugs. Pharmaceutical production is used in great quantities in drinking water, pure water and injection of water.Due to the requirements for quality of the pharmaceutical water gradually improving, the traditional water making process has been far cannot satisfy the requirements, reverse osmosis technology as an advanced, effective water purification technology in pharmaceutical water system applied more and more. At present, in some newly built or renovated pharmaceutical engineering projects, often using reverse osmosis method as the preferred solution preparation of pure water. Combining the design experience, discusses the water by osmosis technology application in pharmaceutical, including the reverse osmosis membrane selection, osmosis device and combination formation, pretreatment, post-treatment as well as a complete water making equipment problems. Key words: Pharmaceutical water; Ro; Reverse searches membrane; The reverse osmosis device; Complete water making equipment - 2-
反渗透过滤技术的原理和优点 各类水过滤系统已广泛应用于工业生产中，工业纯水系统最常用的就是反渗透工艺设计而成，统称反渗透设备。反渗透原理顾名思议根据其逆渗透机理运行工作，将水中微小的分子及离子过滤在膜外，使最终产水达到用户需求的标准。下面由专业人士更详细的对逆渗透原理反渗透设备技术进行讲解分析： 然而在整套水处理系统中不仅仅只有反渗透设备，在前期进入反渗透设备之前对水的水质都是有要求的，而并非市政自来水直接经过反渗透膜元件，如果未达到要求的水直接经高压流经反渗透膜时间久了将会造成膜堵塞。那么在整套纯水系统中前期处理的设备有哪些呢?一般常见的是多介质过滤器、离子交换、各式精密过滤设备等等，这些预处理设备可有效的去除水中的旋浮物。工业纯水系统反渗透设备可分为一级和二级等级别之分，根据用户需求的不同，采用不同的级别的工艺来使产出水水质达到标准。当然其价格也是由反渗透设备的配制来决定的。 反渗透作为一种新型的纯物理脱盐工艺，根据其膜元件过滤原理及结构脱盐机理等条件的限制。在整套纯水系统中有机物含量较高的水源作为RO进水时，为了控制RO微生物污染，预处理系统常添加氧化性杀菌剂(如次氯酸钠)控制微生物的滋生。之后添加还原剂对进入RO的水中多余的氧化剂(余氯)进行还原，以消除氧化性的水对反渗透膜元件的氧化。 反渗透预处理常用工艺 对于反渗透膜元件而言，绝大数情况下的水源是不能直接进入反渗透膜元件，因为其中所含的杂质会污染膜元件，影响系统的稳定运行和膜元件的使用寿命。预处理就是根据原水中的杂质的特性，采取合适的工艺对其进行处理，使其达到反渗透膜元件的进水要求的过程，因其在整个水处理工艺流程中的位置在反渗透之前，所以称为预处理。 对于反渗透系统，习惯地把进水分为地下水、自来水、地表水、海水、废水(中水)等，这些水体受各种因素的影响，不同的地理条件，不同的季节气候导致水体的特性及其所含的杂质有所不同，因此反渗透预处理工艺也会有所不同。合理地预处理应该能满足如下要求： 1、反渗透预处理必须能够去除原水中的绝大多数杂质，达到进水要求。 2、反渗透预处理必须考虑水质的变化，防止原水水质波动时影响整个系统的稳定运行。 3、反渗透预处理工艺必须能够高效、稳定的运行，同时尽量简化流程，降低投资和运行成本。
反渗透膜的制备技术发展 反渗透是利用反渗透膜只透过溶剂而截留离子或小分子物质的选择透过性，以膜两侧的静压差为推动力，实现对混合物分离的膜过程。 在一定温度下，用一个只能使溶剂透过而不能使溶质透过的半透膜把稀溶液与浓溶液隔开，由于浓溶液中水的化学势小于稀溶液中水的化学势，水就会自发地通过半透膜从稀溶液进入到浓溶液中，使浓溶液液面上升，直到浓溶液液面升到一定高度后达到平衡状态。这种现象称为渗透(osmosis)或正渗透。如图1所示，半透膜两侧液面高度差所产生的压差称为浓溶液和稀溶液的渗透压差Δπ,如果稀溶液的浓度为零，渗透压差即为（浓）溶液的渗透压π；如果在浓溶液上方施加压力ΔP，如果ΔP大于Δπ，则浓溶液中的水便会透过半透膜向稀溶液方向流动，这一与渗透相反的过程称为反渗透(reverse osmosis,RO)[1]。 由于反渗透膜的截留尺寸为0.1-1nm左右，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率达97～98%），系统具有水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作方便等优点，其已广泛应用在苦咸水脱盐、海水淡化、废水处理、纯水制备、食品和医药等方面，被称为“2l世纪的水净化技术”。[2] 1．1 反渗透复合膜发展概括 人类发现渗透现象至今已有260多年历史。1748年，法国的Abble Nollet
发现水能自发地扩散进入装有酒精溶液的猪膀胱内，并首创osmosis一词用来描述水通过半透膜的现象，成为第一例有记载的描述膜分离的试验。在接下来的100多年里，渗透作用引起了科学家们极大的兴趣。最初实验用膜都是动物或植物膜，直到1864年，Traube才成功研制了人类历史上第一张人造膜—亚铁氰化铜膜。该膜对稀电解质溶液表现出显著的选择通过性，尤其渗透压现象引起了极大的关注。Preffer用这种膜以蔗糖和其他溶液进行实验，把渗透压和温度及溶液浓度联系起来，给出了计算渗透压的关联式。1887年Van't Hoot依据Preffer的结论。 Sollner进行了反渗透的初步研究，当时人们称之为“反常渗透”。1949年，美国加利福尼亚州立大学洛杉矶分校(UCLA)的Gerald Hassler教授开始了“将海水作为饮用水的水源’’的研究，描述了“阻挡盐分渗透的膜”和“选择性渗透膜层"，最早提出了膜法脱盐的概念。尽管Hassler教授的研究未取得理想的结果，但这为后来的反渗透研究工作奠定了基础。1953年，美国的C．E Reid教授首先发现醋酸纤维素类具有良好的半透性；同年，反渗透在Reid教授的建议下被列入美国国家计划。1960年UCLA的Samuel Yuster，Sidney Loeb和Srinivasa Sourirajan等在对膜材料进行了大量的筛选工作后，以醋酸纤维素(E-398-3，乙酰含量39．8％)为原料，采用高氯酸镁水溶液为添加剂，经反复研究和试验，终于首次制成了世界上具有历史意义的高脱盐(98．6％)、高通量(10.1MPa下水透过速度为O．3×10-3cm3／s，合259L／d*m2)的不对称反渗透膜。该膜由一层很薄的致密层(厚度约15～25nm)和一个多孔支撑层(>100um)组成。不对称膜的制备成功成为膜发展史上的第一个里程碑，极大地促进了反渗透膜技术的发
RO是英文Reverse Osmosis membrane的缩写，中文意思是逆渗透。一般水的流动方式是由低浓度流向高浓度，水一旦加压之后，将由高浓度流向低浓度，亦即所谓逆渗透原理：由于RO反渗透膜的孔径是头发丝的一百万分之五（0.0001微米），一般肉眼无法看到，细菌、病毒是它的5000倍，因此，只有水分子及部分有益人体的矿物离子能够通过，其它杂质及重金属均由废水管排出。所有海水淡化的过程，以及太空人废水回收处理均采用此方法，因此RO膜又称体外的高科技“人工肾脏”。 RO反渗透膜 RO反渗透膜介绍--反渗透膜优点 RO反渗透膜用于反渗透法中制备纯水的半透膜。 RO反渗透膜一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.5～10nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。有的高分子材料对盐的排斥性好，而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团，因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。 RO反渗透膜应具有以下特征：(1)在高流速下应具有高效脱盐率;(2)具有较高机械强度和使用寿命;(3)能在较低操作压力下发挥功能;(4)能
耐受化学或生化作用的影响;(5)受pH值、温度等因素影响较小;(6)制膜原料来源容易，加工简便，成本低廉。 反渗透膜的结构，有非对称膜和复合膜两类。当前使用的膜材料主要为三醋酸纤维素和芳香聚酰胺类。其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式。可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作，主要用于纯水制备和水处理行业中。 “反渗透法” 是目前海水淡化中最有效、最节能的技术。它的装置包括去除浑浊物质的前处理设备、高压泵、反渗透装置、后处理设备、浓缩水能量回收器等。反渗透装置是其关键，而它的核心则是RO反渗透膜。 RO反渗透膜原理 反渗透指的是沿与溶液自然渗透方向相反的方向进行的渗透，即溶剂从高浓度向低浓度溶液进行渗透。生物体内，膜是不同组织间的屏障。物质交换时，它只允许其中的某些通过，而排斥其他。这种对物质具有一定选择能力的膜叫做半透膜。假设有一张膜只允许淡水通过，把它放在淡水和盐水中间，在自然状态下，淡水会透过半透膜稀释盐水来减小浓度差，当高度相差一定程度时，渗透会自动停止(这个高度差产生的压强称为“渗透压”)。如果在盐水一边施加压强，使它大于渗透压，
《现代科学技术基础》试题 一、 填空题（每空1分，共25分） 1. 1942年世界上第一座 的建立标志着现代高新技术的诞生。 2. 18世纪60年代从英国开始的第一次工业革命，以瓦特发明的 为重 要标志 3. 是指在一定尺寸的芯片上所容晶体管个数。 4. 控制论中老鹰捉兔子是利用反馈中的 反馈。 5. 物体的温度越高，辐射的波长越 。 6. 现代遗传学的奠基人是奥地利的生物学家 ，摩尔根系统阐述了基因理 论，指出 是基因的载体。 7. 社会体制的改革应致力于公平性建立，公平包括 和 . 8. 海洋矿产资源开发主要有： 和 技术开发。 9. 爱因斯坦狭义相对论的主要结论是物体的长度随运动速度的增大 ，运 动时钟变 10. 恒星的结局由其质量决定，对于小于1.44 倍太阳质量的所谓钱德拉塞卡极限 的恒星，其结局为 ；质量大于它小于 2.4倍太阳的恒星最终结局 是 ，再大的恒星变成 。 11. 空间技术分三大部分 ， ， 。 12. 混沌具有三个具体特征：① ，② ，③ 13. 目前较为成熟的海水淡化技术有： 和 和 和 和反渗透法。 二、单选题（每题1分，共15分，答案写在每题前的括号里） （ ）1、下列能源中属于再生能源的是 等。 A 、石油 B 、太阳能 C 、电能 D 、柴油 （ ）2、超导材料属于 。 A 、无机非金属材料 B 、高分子材料 C 、金属材料 D 、光电材料 （ ）3、在如今知识经济时代， 密集型产业在国民经济中占主要地位。 A 、劳动 B 、资本 C 、技术 D 、资源
（）4、传统材料靠大规模生产维持其竞争力，而新材料靠___ ___求生存发展。 A、低价格 B、高质量、高性能 C、高利润 D、低成本（）5、又称微生物技术。即通过培养微生物来获得所需物质 A、酶工程 B、发酵工程 C、细胞工程 D、基因工程 （）6、细胞工程是一门在______上改良生物和创造新生物的技术。主要有：植物组织培养、细胞融合、克隆技术等等。 A、分子水平 B、大分子水平 C、细胞水平 D、微观层次 （）7、_是由更基本的粒子夸克组成； A、强子 B、轻子 C、传播子 D、基本粒子 （）8、生产力=_ _×（劳动者+劳动手段+劳动对象+生产管理） A、科学技术 B、文明 C、精神 D、道德 （）9、1953年克里克和沃森建立了DNA双螺旋结构的分子模型，标志了____的诞生。 A、分子生物学 B、遗传学 C、基因理论 D、生态学 （）10、二十世纪40年代末，维纳创立了。 A、混沌理论 B、信息论 C、耗散结构理论 D、控制论 （）11、轻子是指______作用的自旋为半整数的粒子。 A、只有弱 B、只有引力 C、只参与电弱 D、不参与强（）12、19世纪未物理学上的“三大发现”打开了原子的大门。它们是___。 A、射线、天然放射性、电子 B、电子、中子、质子 C、X射线、α粒子、电子 D、电子、光子、反粒子 （）13、中国在年发射了第一颗人造地球卫星。 A、1950 B、1957 C、1960 D、1970 （）14、世界上第一个进入太空的人是。 A、加加林B格林C、阿姆斯特朗D、奥尔德林 （）15、于1803年提出原子论 A、阿伏加德罗 B、麦克斯韦 C、道尔顿 D、李比希 三、简答题：（每题6分，共30分） 1、人类生存的四大环境分别是什么？人类进入太空需要克服哪些困难？ 2、什么是科教兴国战略和可持续发展战略？ 3、世界自然保护大纲的三大目标是什么？ 4、造成温室效应、臭氧层变薄和酸雨现象的原因是什么？主要是哪些气体？
反渗透膜分离设备的技术优势 2020年8月27日
为保证我国经济的可持续发展,缓解当代水资源短缺,大力发展海水淡化技术产业来解决淡水资源问题已迫在眉睫。传统的方法具有很多劣势。而膜分离具有高效节能、选择性好、无相态和化学变化及可以在常温下操作等优点,是继蒸馏法后的又一项重要技术。主要包括反渗透膜法、电渗析法和纳滤膜法。这里主要介绍目前使用广泛的反渗透膜法。 反渗透膜分离设备法是一种高效节能技术,它是利用选择性半透膜,孔径为0.1—1nm,通常运行切割的分子量<500,能截留盐或小分子量有机物,使水通过。较之传统的蒸馏法,具有起动产水迅速、尺寸紧凑、重量轻、全电力操作能耗少、性能稳定、不用防结垢化学剂,操作过程中,无需相变、无需热液等优点。更加节能,工程造价和运行成本持续降低,其发展速度远远快于蒸馏法。但其缺点是操作压力大,膜组件易受到污染,进料液浓度有限制以及浓缩液的二次污染等问题。 德兰梅勒反渗透膜分离技术，简称RO技术。反渗透技术是近几年来才在我国发展起来的一项现代高新技术。按各种物料的不同渗透压，对某种溶液使用大于渗透压的反渗透方法，达到对溶液进行分离提取、纯化和浓缩的目的。反渗透设备技术是当今节能、效率高的膜分离技术。 德兰梅勒利用膜分离技术为生物制药、食品饮料、发酵行业、农产品深加工、植物提取、石油石化、环保水处理、空气除尘、化工等行业提供分离、纯化、浓缩的综合解决方案，满足不同客户的高度差
异化需求。帮助客户进行生产工艺的上下游技术整合与创新，帮助企业节省投资、降低运行费用、减少单位消耗、提供产品质量、清洁生产环境，助力企业产业升级。
大型ro反渗透设备水处理设 备详情介绍
反渗透系统主要采用的是反渗透膜技术。它的工作原理是对原水施加一定的压力，使水分子通过反渗透膜，而溶解在水中的绝大部分无机盐(包括重金属)、有机物以及细菌、病毒等无法透过反渗透膜，从而使渗透过的纯净水和无法渗透过的浓缩水严格的分开;反渗透膜上的孔径只有0.0001微米,而病毒的直径一般有0.02-0.4微米,普通细菌的直径有0.4-1微米。 优势 1.细节决定整体质量，仪器、仪表、阀门、管件质量稳定。 2.优质的反渗透R0膜，高脱盐率、回收率、产水量。 3.智能的控制模块，操作简便、易学易用。 4.产品认证齐全，使用安全放心，认证与否是衡量一个产品的关键因素。 系统组成 预处理系统 一般包括原水泵、加药装置、石英砂过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器等。其主要作用是降低原水的污染指数和余氯等其他杂质，达到反渗透的进水要求。预处理系统的设备配置应该根据原水的具体情况而定。 反渗透装置
主要包括多级高压泵、反渗透膜元件、膜壳(压力容器)、支架等组成。其主要作用是去除水中的杂质，使出水满足使用要求。 后处理系统 是在反渗透不能满足出水要求的情况下增加的配置。主要包括阴床、阳床、混床、杀菌、超滤、EDI等其中的一种或者多种设备。后处理系统能把反渗透的出水水质更好的提高，使之满足使用要求。 清洗系统
主要有清洗水箱、清洗水泵、精密过滤器组成。当反渗透系统受到污染，出水指标不能满足要求时，需要对反渗透进行清洗使之恢复功效。 电气控制系统 是用来控制整个反渗透系统正常运行的。包括仪表盘、控制盘、各种电器保护、电气控制柜等。 应用领域 1.石油化工行业如化工反应冷却水;化学药剂、化肥及精细化工、化妆品制造过程用工艺纯水。 2.宾馆、楼宇、社区、机场、房产物业的优质供水及游泳池水质净化。 莱特莱德公司售后服务 1.产品设计完成由生产部门尽快生产。 2.交由物流公司运输。 3.技术人员现场安装。 4.培训相关人员学习设备操作手册。 5.售后服务部门全天为您服务。 6.设备在使用过程中出现问题，我们的人员会尽快到现场处理。
现代科学技术基础A 卷及答案
《现代科学技术基础》试题 一、填空题（每空1分，共25分） 二、 1. 1942年世界上第一座的建立标志着现代 高新技术的诞生。 2. 18世纪60年代从英国开始的第一次工业革命，以瓦特发明的 为重要标志 3. 是指在一定尺寸的芯片上所容晶体管个数。 4. 控制论中老鹰捉兔子是利用反馈中的反馈。 5. 物体的温度越高，辐射的波长越。 6. 现代遗传学的奠基人是奥地利的生物学家，摩尔根系统阐述了 基因理论，指出是基因的载体。 7. 社会体制的改革应致力于公平性建立，公平包括和 . 8. 海洋矿产资源开发主要有：和技术开发。 9. 爱因斯坦狭义相对论的主要结论是物体的长度随运动速度的增 大，运动时钟变 10. 恒星的结局由其质量决定，对于小于1.44 倍太阳质量的所谓钱德拉 塞卡极限的恒星，其结局为；质量大于它小于2.4倍太阳的恒星最终结局是，再大的恒星变成。 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
11. 空间技术分三大部分，，。 12. 混沌具有三个具体特征：①，②，③ 13. 目前较为成熟的海水淡化技术有：和和和 和反渗透法。 二、单选题（每题1分，共15分，答案写在 每题前的括号里） （）1、下列能源中属于再生能源的是等。 A、石油 B、太阳能 C、电能 D、柴油 （）2、超导材料属于。 A、无机非金属材料 B、高分子材料 C、金属材料 D、光 电材料 （）3、在如今知识经济时代，密集型产业在国民经济中占主要地位。 A、劳动 B、资本 C、技术 D、资源 （）4、传统材料靠大规模生产维持其竞争力，而新材料靠___ ___求生存发展。 A、低价格 B、高质量、高性能 C、高利润 D、低成本（）5、又称微生物技术。即通过培养微生物来获得所需物质 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢3
郑州手创环保科技有限公司 设备工程及服务方案 For 2X50m3/h+30 m3/h反渗透水处理系统 To 河南省XX饮品股份有限公司 _______________ 项目负责人方案号：QBP20120418 时间： 2012.04
目录 1、公司介绍 (1) 2、标准与规范 (2) 3、技术要求 (4) 4、工艺说明 (5) 5、控制系统说明 (10) 6、设备技术规范 (12) 7、供应商清单 (20) 8、设备报价 (24) 9、运行费用分析 (25) 10、技术资料及交付进度 (26) 11、工作范围 (27) 12、设备性能考核和质量保证(1年质保期) (29) 13、人员派遣 (32) 14、施工组织管理架构表 (33) 15、流程图 (35) 16、平面图 (35)
1、公司介绍 手创环保科技有限公司专业致力于水处理技术，设备的开发、生产、销售。公司凭借着集团的优势，引进世界最先进的水处理技术、设备，集合一批专业从事各类水处理项目的设计与相关设备的制造、安装、调试的高素质工程技术人员。 1.1、项目管理 项目经理在执行项目的过程中采用单点联系管理方法，保证高效、按时地完成整个项目。项目经理职责 —和客户全面的交流 —确定项目供货范围 —控制项目进度 —工厂检验验收 —系统提交 1.2、总交钥匙管理 手创公司有效地管理您的交钥匙项目，我们灵活地调动一切必要的资源成功地按时完成交钥匙项目。在我们的交钥匙系统中，我们将和客户建立起战略的伙伴关系，共同完成这个项目。我们制定出的最符合客户需要的系统和安装计划，保证提供给我们客户最好的水处理系统。 1.3、服务 手创公司提供全方位的服务，保证你的水处理系统高效、安全、经济地运行。 服务合同 —系统工作分析 —水质分析综合评定 —系统改进及升级建议 —技术操作培训 —维修综合评定 —设备故障排除 系统改造及升级服务 紧急事故服务，备品备件服务
反渗透纯水技术的现状、发展与研究来源：中国电厂化学作者：佚名发布日期：2008-6-4 17:39:55 (阅72次) 关键词:电力反渗透 ：71摘要：本文回顾了国内反渗透纯水设备及其应用领域8年来的光辉发展历程；评述了行业中产品及企业的发展；在反渗透工程技术研究方面，提出了一套系统设计与运行的总体优化模式。 关键字：RO膜工业、RO膜技术、RO系统设计 一、反渗透技术领域的历史与现状 ⑴纯水制备行业 以八年前美国海德能公司的反渗透膜产品进入大陆市场为标志，国内的反渗透纯水制备工艺技术进入了高速发展阶段，在电力、石油、化工、冶金、电子、医药、食品等工业行业以及市政给水、直饮水等民用方面均得到了广泛的应用。与传统的离子交换、电渗析方法相比，反渗透膜法占领了纯水制备工艺的绝大部分市场份额。反渗透技术在国内最早应用于微电子行业中冲洗用水的制取，而近年来直饮水的反渗透工艺所形成的技术与消费浪潮，从南到北自东至西席卷全国，极大的促进了RO技术的普及。 近年来我国汇率稳定，关税下调，国外膜厂商在国内市场上激烈的价格竞争，国内代理商价格水分的不断挤出，配套产品的逐步国产化，均促使膜及其配套产品的市场价格及反渗透系统的工程造价一再下降。与此同时，我整体国力及企业购买力增强，个人消费水平提高，从另一方面促进了反渗透技术的广泛普及，促进了直饮水、市政供水及各工业行业先后接受了反渗透技术及其产品，形成了各自行业技术进步的重要环节。进而对国内整体工业进步起到了一定的促进作用。 ⑵反渗透膜产品 就反渗透膜的结构形式而言，中空膜、管式膜、板式膜的市场相对狭窄，致使美国杜邦公司(DuPont)已经停止其中空膜的生产，日本东洋纺(Toyobo)的中空膜在国内的销量也极其有限，而因卷式膜的预处理要求低、处理水源范围宽、应用范围广泛、市场巨大，使卷式膜几成反渗透膜的代名词。在膜材料方面，由于醋酸纤维膜的工作压力高、脱盐率低等缺陷，已基本退出市场，低压与超低压芳香聚酰胺复合膜已成为市场的绝对主流。而膜产品的发展动向，是朝着低污染膜、正电荷膜、钠滤膜等多品种多用途方向发展。 海德能公司的低污染膜（LFC1、LFC3系列）具有较强的化学抗污染性能，是在原有的聚酰胺复合膜上再
反渗透膜技术 膜分离技术作为新型、高效、节能的分离技术在水及其他液体分离域逐步占有重要的位置。1953年美国佛罗里达大学的Reid等人首次提出用反渗透技术淡化海水的构想，1960年美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan研制出第一张可实用的反渗透膜，标志着现代膜科学技术的诞生。从此以后，反渗透膜开发有了重大突破，膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜等新型材料与高效膜。操作压力也扩展到高压（海水淡化）膜，中压（醋酸纤维素）膜，低压（复合）膜和超低压（复合）膜。80年代以来，又开发出多种材质的纳滤膜。膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势。除了传统的中空纤维式、卷式、管式及板框以外，又开发出回转平膜、浸渍平式膜等。在工业上应用最多的是卷式膜，它占据了绝大多数陆地水脱盐和越来越多的海水淡化市场。中空纤维膜在海水淡化应用中仍占有一定的份额。 今天世界上反渗透、纳滤膜水处理装置的能力已达到每天数百万吨。目前世界最大的反渗透苦咸水淡化装置在美国日产水量为28万吨的运河水处理厂；最大的反渗透海水淡化装置是位于沙特阿拉伯的日产水量为12．8万吨的淡化厂；最大的纳滤脱盐软化装置位于美国佛罗里达州，日产水量3．8万吨。中国台湾除半导体、电子工业外，小型饮用水需求量也很大。美国除大量使用中、小型及家用反渗透系统外，还建有许多大型公共供水系统。1996年美国国立研究所发表了美国21个州以饮用水为目的的179家脱盐水厂的调查数据。结果表明这些装置的总产水量为140万吨／日，各种脱盐方法在总装置产水能力中所占比重分别为：陆地水（苦咸水）反渗透47％，纳滤膜软化31％，海水淡化8％。值得注意的是，纳滤膜软化装置的增长速度最快，大大高于其他方法。这是因为纳滤膜不仅可在低压下水源软化和适度脱盐，而且可脱除三卤甲烷生成能（THMFP）、色度、细菌、病毒和溶解性有机物，因而日益受到青睐。目前国外反渗透膜的主要生产厂商均为美国和日本公司，其中美国杜邦公司和日本东洋纺公司垄断了中空纤维反渗透膜的世界市场。卷式反渗透膜的主要生产厂商为七家，他们是：Filmtec公司、美国Hydranautics公司、日本日东电工（NittoDenko）公司、美国Fluidsystem公司、日本东丽（Toray）公司、美国Desel公司、美国Trisep 公司。
反渗透技术培训资料 目录 1.反渗透水处理系统的构成 2.反渗透预处理—它是让您高枕无忧的关键 2-1反渗透预处理合适与否的简单判断准则 2-2反渗透预处理设计考虑因素 2-3反渗透膜元件的进水条件 2-4预处理中应考虑的反渗透结垢成分 2-5反渗透污染物 2-6针对特定污染物的反渗透预处理设计要点 3.反渗透系统的故障诊断与运行数据的标准化 3-1反渗透系统的故障及其诊断 3-2常见反渗透污染现象 3-3反渗透污染症状 3-4反渗透故障诊断一览表 3-5如何减少故障和降低反渗透清洗频率 3-6反渗透系统的标准化 4.反渗透膜的清洗消毒及保存 4-1什么时候需要清洗反渗透系统 4-2需要清洗什么 4-3如何选择清洗药剂 4-4在选择和使用化学清洗药剂的注意事项 4-5复合膜(CPA、ESPA、ESNA)最常用的清洗配方4-6二氧化硅垢的化学清洗 4-7复合膜生物污染物的清洗 4-8细菌的控制和杀除 4-9反渗透化学杀菌剂应有的特性 4-10杀菌剂的杀菌速度 4-11复合膜(CPA、ESPA、ESNA)元件消毒用杀菌剂4-12反渗透系统化学清洗的一般方法
4-13复合膜(CPA、ESPA、ESNA)在反渗透压力容器中的保存 1.反渗透水处理系统的构成
◆氯的耐受力计算建立在无铁存在的基础上 2-4预处理中应考虑的反渗透结垢成分 反渗透进水中含有的难溶盐及相关成分达到下表中所列的浓度时，均应在预处理中采用相应的措施，以防止反渗透膜结垢。 注意：上表中指标的设计基础为75%的系统水回收率，在某些情况下，最小值范围会有变化。 2-5反渗透污染物
A、悬浮固体 ●普遍存在于地表水和废水中 ●尺寸﹥1微米(胶体可能会小于1微米) ●在未搅拌溶液中能从悬浮状态沉积下来(胶体会保持悬浮状态)●预处理后必须将下列指标降低至： 浊度﹤1NTU 15分钟SDI值﹤5 B、胶体污染物 ●普遍存在于地表水和废水中 ●污染物主要存在于反渗透系统的前端 ●尺寸﹤1微米 ●在未搅拌溶液中微粒会保持悬浮状态 ●可以是有机或无机成分组成的单体或复合化合物 ●无机成分可能是硅酸、铁、铝、硫 ●有机成分可能是单宁酸、木质素、腐殖物 ●预处理后必须将下列指标降低至： 浊度﹤1NTU 15分钟SDI值﹤5 C、有机物污染物 ●污染物主要存在于反渗透系统的前端 ●普遍存在于地表水和废水中 ●被吸收附着在膜表面 ●天然腐殖有机会来源于植物腐烂物且常带电荷 ●缺乏明确的TOC(总有机碳)含量规定 ●进水中TOC含量为2ppm时引起注意 ●具有电中性表面的LFC1膜及CAB膜可能更适用 D、生物污染 ●普遍存在于地表水和废水中 ●开始时易在反渗透前端形成污染物，随后扩展及整个反渗透系统●通常污染物为细菌、生物膜、藻类、真菌 ●警戒含量为每毫升10000cfu(菌落生成单位)
反渗透系统基本组成解析 反渗透系统设计概述 反渗透系统基本组成部分 1)原水供水单元：原水可能是自来水、地下水、水库水或 其它水源，但一般反渗透系统都有一个储水槽。在系统设计时 要考虑避免二次污染，防止沙土、灰尘等机械杂质污染和发酵、水藻等生物污染的发生。 2)预处理系统：针对原水得水质指标和水源特点，设置合 理的预处理系统，保证经过预处理的水质能够达到反渗透系统 对于 COD、SDI、余氯和 LSI 等的要求。对于一定的原水，不 同的预处理工艺和污染因子去除效果会影响到反渗透膜元件类型、数量和系统参数的选择。在目前越来越多的反渗透系统被 用于地表水和回用污水的情况下，为了保证系统性能和和效率，推荐优先选用膜法预处理(超滤/微滤)。请参考本书卷首较为详 细的“美国海德能公司反渗透纳滤设计导则”。 3)高压泵系统：高压泵系统的压力(扬程)和流量的选择主 要依据运行海德能设计软件 IMSdesign 的模拟计算结果。为了
保证系统的安全可靠，在实际选型时，可以在计算结果推荐选 型的基础上提高 10%扬程和流量规格。反渗透高压泵要求使用 性能高度稳定的耐腐蚀泵。泵系统一般由给水泵和高压泵组成，给水泵加在保安过滤器之前，用于高压泵供水和低压冲洗。在 高压泵出口一般要安装手动调压阀和慢开电动阀。手动调压阀 用于调节泵的出力，电动阀可以防止高压泵启动时发生水锤现象。 4)RO 膜单元：RO 膜单元由压力容器、膜元件、管道和浓 水阀门等组成，是反渗透系统的核心。本章内容主要针对 RO 膜单元的设计，包括参数选择、流程配置、膜元件选型、膜元 件数量和排列的选择以及设计方案的评价和优化等。 5)仪表和控制系统：为了装置能够安全可靠地运行、便于 过程监控，一般要配备温度表、pH 计、压力表、流量计、电 导率表、氧化还原电位计等仪表。反渗透系统的运行和监控由PLC、仪表、计算机系统和工艺模拟流程模拟屏执行，同时设 有手动操作按钮和控制室操作按钮，系统具有联锁保护功能及 报警指示功能。请参考本书第七章及第十三章相关内容。
反渗透技术 反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。 反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。 反渗透时，溶剂的渗透速率即液流能量N为： N=Kh(Δp－Δπ) 式中Kh为水力渗透系数，它随温度升高稍有增大；Δp为膜两侧的静压差；Δπ为膜两侧溶液的渗透压差。稀溶液的渗透压π为： π=iCRT 式中i为溶质分子电离生成的离子数；C为溶质的摩尔浓度；R为摩尔气体常数；T为绝对温度。 反渗透通常使用非对称膜和复合膜。反渗透所用的设备，主要是中空纤维式或卷式的膜分离设备。 反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单，能耗低，近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水（见卤水）淡化、锅炉用水软化和废水处理，并与离子交换结合制取高纯水，其应用范围正在扩大，已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。 反渗透技术通常用于海水、苦咸水的淡水；水的软化处理；废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等方面。此外，反渗透技术应用于预除盐处理也取得较好的效果，能够使离子交换树脂的负荷减轻松90%以上，树脂的再生剂用量也可减少90%。因此，不仅节约费用，而且还有利于环境保护。反渗透技术还可用于除于水中的微粒、有机物质、胶体物，对减轻离子交换树脂的污染，延长使用寿命都有着良好的作用。 单级反渗透适合电导率小于500μS/cm的水质； 出水电导率 1-10μS/cm 工艺流程： 通过原水箱收集原水，采用了增压泵进行水压辅助，原水通过增压水泵输送到石英砂过滤器、活性碳过滤器和阳离子软化器进行初步的水处理，经过预处理的水在经过精密过滤器（又称保安过滤器）后进入反渗透主机，进行反渗透处理，反渗透主机是主要的纯净水处理系统，处理完成的水通过水汽混合器进行输送，
陶氏反渗透膜型号技术手册2014最新版 一、造成RO使用寿命缩短的原因 1 反渗透设备的操作不当引起陶氏膜型号性能的损坏 1.1 反渗透设备中有残余气体在高压下运行,形成气锤会损坏陶氏反渗透膜 常有两种情况发生: A、设备排空后,重新运行时,气体没有排尽就快速升压运行。应在2～4bar的压力下将余下的空气排尽后,再逐步升压运行。 B、在预处理设备与高压泵之间的接头密封不好或漏水时(尤其是微滤器及其后的管路漏水)当预处理供水不很足时,如微滤发生堵塞,在密封不好的地方由于真空会吸进部分空气。应清洗或更换微滤器,保证管路不漏。总之,应在流量计中没有气泡的情况下逐步升压运行,运行中发现气泡应逐渐降压检查原因。 1.2 反渗透设备关机时的方法不正确 A、关机时快速降压没有进行彻底冲洗。由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水,易结垢而污染膜。 B、用投加化学试剂的预处理水冲洗。因含化学试剂的水在设备停运期间可能引起膜污染。 反渗透设备在准备关机时,应停止投加化学试剂,逐步降压至3bar左右用预处理好的水冲洗10min,直至浓缩水的TDS与原水的TDS很接近为止。 1.3 反渗透设备消毒和保养不力导致微生物的污染 这是复合聚酰胺膜使用中普遍存在的问题,因为聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中没有正确投加氯等消毒剂,加上用户对微生物的预防重视不够,容易导致微生物的污染。目前许多厂家生产的纯水微生物超标,就是消毒、保养不力造成的。 主要表现为:出厂时,RO设备没有采用消毒液保养;设备安装好后没有对整个管路和预处理设备消毒;间断运行不采取消毒和保养措施;没有定期对预处理设备和反渗透设备消毒;保养液失效或浓度不够。 1.4 反渗透设备余氯监测不力 如投加NaHSO3的泵失灵或药液失效,或活性炭饱和时因余氯损坏膜。
六、工艺描述 ( 一) 16吨/小时地下水超滤工艺流程 原水箱→超滤原水泵→100μm保安过滤器→超滤膜组→臭氧投加→灌装机缓冲超滤水罐→灌装机; 具体工艺流程图见附件图纸。 1、保安过滤器 为了防止超过直径大于150微米的颗粒进入超滤膜, 对膜丝造成不可恢复的损伤, 在超滤膜组之前设置保安过滤器, 精度一般50-150微米之间, 当保安过滤器的压差大于0.08Mpa时, 需要更换保安过滤器滤芯。 2、超滤膜组 海德能超滤膜技术参数一览表
本次设计采用7支型号为HUF-250A 常规型膜元件, 截留分子量为10万, 过滤面积29.7m2, 该超滤膜组件主要用于液体的净化。超滤设计通量为90LMH, 反洗通量为200 LMH, 考虑到地下水温变化、反洗、化学清洗的需要, 预留了15%的产能, 以满足特殊情况的需要。 超滤膜是一种纳米级的薄膜, 它能有效的去除原水中的细菌、微生物、病毒、大肠杆菌以及一些大分子的有机物和水中所有不溶解性的胶体等, 使处理出水浊度≤0.1NTU 、 SDI≤1, 处理出水可完全满足国家生活饮用水的水质要求。 3、臭氧消毒装置 臭氧灭菌为溶菌级方法, 杀菌彻底, 无残留, 杀菌广谱, 可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等, 并可破坏肉毒杆菌毒素。另外, O3对霉菌也有极强的杀灭作用。O3由于稳定性差, 很快会自行分解为氧气或单个氧原子, 而单个氧原子能自行结合成氧分子, 不存在任何有毒残留物, 因此, O3是一种无污染的消毒剂。与紫外线消毒装置相比, 臭氧消毒克服了紫外线消毒, 在光线照射不到的地方没有效果, 有衰退、穿透力弱、使用寿命不长等缺点。 本次设计选用的臭氧投加位置为滤后水投加, 浓度为1ppm, 与反渗透滤后水共用一套臭氧发生器, 总发生量为40g/h。 臭氧发生器采用意大利O.E.I公司产品, 型号为MCP-XT1, 空气源, 臭氧产量为40g/h, 原料气供应量为1.18Nm3/h, 冷却水为0.09m3/h, 能耗为0.6KW, 尺寸为 600x800x1960(LxWxH)。全部系统设计简洁、紧凑、高效, 一体化安装在涂漆的不锈钢柜子里, 甚至空气源类型还包括了气源干燥系统。全部系统符合IP54防护等级。为确保安全可靠的臭氧产量, 整套系统配备全套工艺过程仪表。系统自带人机界面的文本显示。该臭氧发生器是最先进的技术水平与最高质量的材质结合, 打造出最可靠的臭氧系统元件, 能在各种环境条件下运行。
反渗透技术概述 反渗透，英文为Reverse Osmosis，简称RO，是一种高效节能技术，目前已成为现代工业中首选的水处理技术。 那到底什么是反渗透呢？别急，下面小编就给大家介绍一下。 反渗透概念 反渗透是20世纪60年代发展起来的一项膜分离技术，是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。 简单来说，反渗透是用足够的压力使溶液中的溶剂（一般常指水）通过反渗透膜（一种半透膜）而分离出来，与渗透方向相反，可使用大于渗透压的反渗透法进行分离、提纯和浓缩溶液。 反渗透膜的主要分离对象是溶液中的离子范围。 反渗透原理 要了解反渗透的原理，先要了解“渗透”的概念。 渗透是一种物理现象，在两种含有不同浓度的盐水中间放一张半透膜使其隔开，我们就会发现，浓度低的一边的水会透过膜渗到浓度高的水中，而所含的盐分并不渗透，直到两边的含盐浓度融和到均等为止。 如果在含盐量高的水侧施加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压。 如果施加的压力再加大，可以使水从含盐量高的一侧向含盐量低的一侧渗透，而盐分被截留
住，这时，就形成了反渗透。 总的来说，反渗透的原理就是在含有盐分的水中施加比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反的方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一侧，得到除去盐分和微生物与有机物等物质的纯净水。 由于反渗透膜的孔径仅0.0001微米，一个细菌要缩小4000倍，过滤性病毒也要缩小200倍以上才能通过，所以其有效去除率高达96％以上。 反渗透优点 ①不需加热、没有相变； ②能耗少； ③设备体积小、操作简单，适应性强； ④对环境不产生污染。 技术应用 ①苦咸水、海水的淡化； ②去除水中有机物、细菌和胶体及溶于水中的其它杂质； ③废水处理回用； ④作为一种浓缩方法，能回收溶解在溶液中有价值的成份。 行业应用 ①电力工业：锅炉补给水； ②电子工业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水； ③食品工业：配方用水、生产用水； ④饮料工业：配方用水、生产用水、洗涤用水； ⑤制药行业：工艺用水、制剂用水、洗涤用水、注射用水、药物浓缩分离；
反渗透技术培训资料
目录 1.反渗透水处理系统的构成 2.反渗透预处理—它是让您高枕无忧的关键 2-1反渗透预处理合适与否的简单判断准则 2-2反渗透预处理设计考虑因素 2-3反渗透膜元件的进水条件 2-4预处理中应考虑的反渗透结垢成分 2-5反渗透污染物 2-6针对特定污染物的反渗透预处理设计要点 3.反渗透系统的故障诊断与运行数据的标准化 3-1反渗透系统的故障及其诊断 3-2常见反渗透污染现象 3-3反渗透污染症状 3-4反渗透故障诊断一览表 3-5如何减少故障和降低反渗透清洗频率 3-6反渗透系统的标准化 4.反渗透膜的清洗消毒及保存 4-1什么时候需要清洗反渗透系统 4-2需要清洗什么 4-3如何选择清洗药剂 4-4在选择和使用化学清洗药剂的注意事项 4-5复合膜(CPA、ESPA、ESNA)最常用的清洗配方 4-6二氧化硅垢的化学清洗 4-7复合膜生物污染物的清洗 4-8细菌的控制和杀除 4-9反渗透化学杀菌剂应有的特性 4-10杀菌剂的杀菌速度 4-11复合膜(CPA、ESPA、ESNA)元件消毒用杀菌剂 4-12反渗透系统化学清洗的一般方法 4-13复合膜(CPA、ESPA、ESNA)在反渗透压力容器中的保存
1.反渗透水处理系统的构成
2. 反渗透预处理—它是让您高枕无忧的关键 ★成功运行的必要条件 ★具体的预处理设计需要根据现场情况和膜元件类型确定★必须仔细考虑各种要求 ★原水的特点非常重要 ★为确保系统可靠运行，有时需要做小型实验 ★最后您将心想事成！ 2-2反渗透预处理设计考虑因素 ◆膜元件种类 ◆进水水质(水源及其变化) ◆进水流量(小型或大型装置) ◆反渗透的回收率(高回收率意味着需要更好的预处理) ◆后处理设备和要求
反渗透技术基础篇 本文引自美国海德能公司反渗透技术资料, 供管理人员和操作人员参考。 一、反渗透膜及其发展: 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术, 三十年来取得了令人瞩目的巨大发展。据有关文献估计, 今天的分离膜世界市场规模已达到每年20亿美元以上。表1和图1分别给出了按分离原理和按被分离物质的大小区分的分离膜种类, 从中能够看出, 除了透析膜主要用于医疗用途以外, 几乎所有的分离膜技术均可应用到石油、天然气及石油化工行业中去。反渗透膜作为主要的水及其它液体分离膜之一, 在分离膜领域内占有重要地位。 1953年美国佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透海水淡化, 1960年美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan研制出第一张可实用的反渗透膜。从此以后, 反渗透膜开发有了重大突破。膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到用表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜。操作压力也扩展到高压( 海水淡化) 膜, 中压( 醋酸纤维素) 膜, 低压( 复合) 膜和超低压( 复合) 膜。80年代以来, 又开发出多种材质的纳滤膜。 膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势。除了传统的中空纤维式、卷式、管式及板框式以外, 又开发出回转平膜、浸渍平膜式等。工业上应用最多的是卷式膜, 它占据了绝大多数陆地水脱盐和越来越多的海水淡化市场。中空纤维膜在海水淡化应用中仍占有很高的份额。今天世界上反渗透、纳滤膜
水处理装置的能力已达到每天数百万吨。当前世界最大的反渗透苦咸水淡化装置为位于美国亚利桑拿州的日产水量为28万吨的运河水处理厂, 最大的反渗透海水淡化装置, 位于沙特阿拉伯, 日产水量为12.8万吨。最大的纳滤脱盐软化装置位于美国佛罗里达州, 日产水量为3.8万吨。