反渗透膜的制备技术
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声明: 本文提及的技术方案均属于海德能公司的专利围。除非来自海德能公司的书面保证，海德能公司对于本文提供的信息及本文提供的产品和系统性能没有义务提供担保。 第七章反渗透膜的安装及运行 7.1 膜元件的安装与拆卸 安装膜元件时应遵循以下注意事项。如不严格遵守这些事项，可能会对膜元件造成不同程度的损伤，并导致膜元件性能下降。因此在安装膜元件前务必确认以下注意事项，并严防禁止事项。 表-１膜元件安装注意事项 注：系统运行启动后、由于产水及浓缩水中含有亚硫酸氢钠，在生产饮料、食品及医药用水时，请务必确认产水已经符合使用标准后再使用。 1 膜元件的安装 (1) 通常膜元件放置在1%浓度的亚硫酸氢钠溶液中保存，运行前首先应用纯水（合格的预处理产水或反渗透产水）充分冲洗。 (2) 如图-1所示，膜元件进水侧有一个浓水密封圈，注意密封圈的安装方向是口向进水侧开。浓水密封圈的功能是密封膜元件与膜壳之间的间隙，保证进水全部经过膜元件的通道流动。进水侧的压力会使浓水密封圈的开口向膜壳壁紧压密封。若密封圈的安装方向相反，则密封圈不能密闭，造成一部分进水在膜元件外侧流动，致使膜表面流速降低，导致膜表面的浓差极化现象不能被抑制，从而缩短膜的使用寿命。
(3) 8英寸膜元件的连接件和适配器外表面环形凹槽分别安装了橡胶O型圈；4英寸膜元件的连接件和适配器表面环形凹槽分别安装了橡胶O型圈。首先确认O型圈安装在适配器和连接件指定位置上，安装时需注意O型圈及连接件表面没有划伤或附着物，并注意不要将O型圈扭曲安装。若连接件发生泄漏，进水就会混入产水中，会导致产水水质下降。安装在集水管上时，O型圈和集水管的表面用纯水、蒸馏水或亲水性甘油润滑以便于安装。 (4) 卸下膜壳两侧端板安装膜元件。将适配器安装在第一支膜元件浓水侧的集水管上。然后将膜元件从膜壳进水侧向膜壳的浓水侧缓缓推入膜壳。 (5) 如图-2所示，数支膜元件连续安装时，前一支膜元件完全进入膜壳之前，就要准备下一支膜元件与连接件连接。同时要注意不要让膜元件与膜壳边缘接触，以防产生擦伤，尽量平行推进。
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
循环水处理反渗透膜安装技术安全措施 一、施工措施及要求 1、工作量： 1)反渗透装置压力元件端盖密封及出水管道拆除。 2) 2反渗透装置反渗透膜元件组装。 3）压力元件密封及管道安装恢复。 4）辅助管路安装，如取样管等 2、工作要求、质量标准： 安装反渗透膜元件前，必须将反渗透所有压力元件内部清理冲洗干净，每根压力单元、膜进行编号对应安装。严禁强力组装，安装完成所有压力元件密封完好、不泄露。 二、膜安装所需工具： 1、干净的布1—2Kg。 2、PVC（UPVC、ABS）管（规格50—60mm）5000㎜长。 3、丙三醇甘油2—3公升。 4、手电筒2把。 5、劳保帆布手套 4双。 6、橡胶（或塑胶手套） 2双。 7、老虎钳 1把。 8、尼龙绳（或麻绳） 20米。 9、工作桌（2000㎜×1000㎜） 2张。 10、盒子（300㎜×300㎜或更大） 4—8个。 11、橡皮锤 1把。 12、胶带 2卷。
13、管道钳（小规格） 2把。 14、活动扳手（12寸） 2把。 三、安装方法、技术措施： 1、用干净的水或自来水连续冲洗装置各玻璃钢压力元件外 部，注意对安装在本体上的阀箱采取保护措施，以免进水 污损。 2、对各压力单元、端板、淡水出水侧弯管进行编号，并粘贴 上标记牌。 3、拆卸下近水或淡水侧所有密封端盖和弯管。 4、在组装所有零件之前，检查零件表，确认所有的零件都有 正确的数量。记录用表格准备妥当。 5、小心的清除所有零件（含膜）上的灰尘、尘土和异物。 6、清理压力管壳的内部，进行目视检查，必要时用一个临时 制作的拖把来加以擦拭。在装入膜元件前先用清洁的水来 冲洗进水系统水管和RO压力管，这可以确定所有的异物都 已去除。 7、用干净的临时制作的拖布擦拭压力容器内部。 8、将膜元件运输至需要安装的部位，专人记录膜序列号将要 安装在装置中的位置。 9、安装时最好先用丙三醇甘油润滑连接杆。 10、当需要重新组合压力管壳时，注意不要将每个管壳的零件 与其他管壳的零件混淆。 11、组装各压力单元和一段、浓水、淡水取样门、软管等。 12、检查确认膜安装无遗漏，密封紧固适合，记录完好，各压 力管壳牢固地附在管架上。
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，
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。
反渗透膜系统设计导则及应用指南 反渗透系统设计的最终目的是为了安全和有效地运行，而对一个反渗透系统或装置的设计必须综合考虑到其运行的安全、技术经济合理性、易于操作和维护、设备空间限制及环境保护等诸多方面的要求。其中安全内容应包括操作管理人身及设备安全两个方面，在设计考虑时应放在首位。设计工程师在设计时首先应考虑好所设计的全套反渗透系统如何安装？如何方便于用户运行及维护管理。同样，作为设备运行管理人员也需要多了解设计，并在运行过程中严格遵守操作规程。 反渗透膜分离系统的运行方式与传统的过滤系统完全不同。传统的过滤系统在运行时，水体全部通过滤器的滤层，在截污能力降低到一定程度时，依靠设备的反冲洗操作将截留下来的污物从滤层中除掉。而反渗透系统在运行时则是原水中的一部分水流沿与膜表面垂直的方向透过膜，而同时另外未透过的部分水流则沿着与膜表面平行的方向流过，在工艺上属于横流过滤的范畴。在反渗透系统产水过程中，在有水流垂直透过反渗透膜时，此时原水中的盐类和其它胶体污染物也势必受给水的净压力作用被浓缩于膜表面，与此同时所剩下的另外部分未透过的水流则沿与膜表面平行的方向将被浓缩在膜表面的污染物质带走。也就是说，一个设计优良的反渗透系统在运行过程中能够在正常运行的同时完成良好的自身清洗过程。工程实践表明，为有效地控制反渗透膜系统在使用过程中的污染速度，选择适宜的水通量及分离过程中的横向流速是十分重要的。过高的水通量设计，会使其污染速度呈指数变化趋势上升，而膜系统若采用较高的横向流速设计则可增加膜系统运行时水流的湍流程度，从而减少已进入膜系统内的颗粒物质在膜表面的沉淀或在隔室空隙处的堆积。另外，由于系统采用了较高的横向流速，因此提高了膜表面的高浓度盐分向主体水流的扩散速度，进而减少了难溶物沉淀在膜表面上的危险。但是，较高的横向流态设计往往会使系统水回收率降低或循环水量过大，这样在具体工程设计时，适宜的水通量及横向流速的设计与选择至关重要。同时，我们把这种在膜分离过中，由于料液的浓缩导致了膜表面处的物料浓度与膜水流道间的主体水流物料浓度不同的现象称之为浓差极化，若设计或运行管理不适，往往会使反渗透膜系统浓差极化现象加剧。反渗透系统产生这种浓差极化现象后会产生以下不良后果：
反渗透膜的制备技术内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
反渗透膜的制备技术 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]。 （a）渗透（b）反渗透 图1 渗透与反渗透 由于反渗透膜的截留尺寸为左右，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着的选择通过性，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的结论建立了完整的稀溶液的理论，其后J．W．Gills提供了认识渗透压及它与其他热力学性能关系的理论，为渗透现象的研究工作奠定了坚实的理论基础。在对渗透现象进行了一系列的研究后，富于创造性的科学家们并未止步于此。1930年，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展。膜科学技术的发展并没有因为第一张实用反渗透膜的发明而停止。1963年Manjikion对CA膜进行了改性，1968年Saltonstall研
纳滤反渗透膜分离实 验
化工原理实验报告学院：专业：班级：
三、实验装置 本实验装置均为科研用膜，透过液通量和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况，实验中不可将膜组件在超压状态下工作。主要工艺参数如表1-1 膜组件膜材料膜面积/m2最大工作压力/Mpa 纳滤（NF）芳香聚纤胺0.4 0.7 反渗透(RO) 芳香聚纤胺0.4 0.7 表1-1膜分离装置主要工艺参数 反渗透可分离分子量为100级别的离子，学生实验常取0.5％浓度的硫酸钠水溶液为料液，浓度分析采用电导率仪，即分别取各样品测取电导率值，然后比较相对数值即可（也可根据实验前做得的浓度－电导率值标准曲线获取浓度值）。 图1-1膜分离流程示意图 1－料液灌；2－低压泵；3－高压泵；4－预过滤器；5－预过滤液灌；6－配液灌；7－清液灌； 8－浓液灌；9－清液流量计；10－浓液流量计；11－膜组件；12－压力表；13－排水阀
图1 电导率与溶液浓度关系曲线 电导率与溶液浓度模型：C= 0.6253k - 0.0195 式中k为电导率，单位ms/cm；C为溶液浓度，单位×10-3g/cm3。 ① 原料液浓度C0=0.6253*6.07-0.0195=3.776071*10-3（g/cm3）=0.026584561 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.13-0.0195=0.061789*10-3（g/cm3）=0.000435011 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*6.99-0.0195= 4.351347*10-3（g/cm3）= 0.030634659 kmol/m3 ② 原料液浓度C0=0.6253*5.95-0.0195= 3.701035*10-3（g/cm3） =0.026056287 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.07-0.0195=0.024271*10-3（g/cm3） =0.000170874 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*7.26-0.0195= 4.520178*10-3（g/cm3） =0.031823275 kmol/m3 (2)膜组件性能表征： 利用公式：
反渗透膜技术在制药行业的应用 随着医药行业的发展,制药用水的水质要求也在逐步提高,传统的制水工艺如离子交换法已远远不能满足其要求,为了适应这一发展的需要,先进、有效的水质净化技术——反渗透膜制药行业水处理系统中。1反渗透膜分离原理及性能自然界有这样一种自然现象,当将一张半透膜将稀薄溶液(如纯水)与纯厚溶液(如盐水)隔开,稀薄溶液会向浓厚溶液渗透并保持相应的渗透压(见图1), 此现象称为渗透现象,如在浓厚溶液处施压大于该渗透压的压力,则浓厚溶液会向稀薄溶液一侧渗透(见图2), 此现象称为逆(反)渗透现象,该技半透膜术是目前国际上公认的高新技术,它借助外加压力的作用使溶液的溶剂透过半透膜而阻留某些溶质,它是一种分离,浓缩和提纯的有效手段。反渗透膜表面微孔尺寸一般在10A左右,它能有效去除微粒、胶体、细菌、热原及有机物和绝大部分离子。目前反渗透膜材质主要为醋纤膜,芳香族聚酰胺系低压复合膜及先进的超低压复合膜,它们的主要性能见表1。 醋纤膜是最早应用的反渗透膜,但是由于容易被细菌吞蚀,pH使用范围窄,脱盐率低,目前该材质膜已逐渐被淘汰,取而代之是高脱盐率、低压、稳定性好的复合膜广泛被使用。 2制药用纯水的制取工艺 2.1全离子交换(IE)法离子交换系统制取纯水是我国传统的制水工
艺,其工艺流程如下: 2.2电渗析(ED)+离子交换(IE)法电渗析是利用阴阳离子交换膜对水溶液中阴阳离子的选择透过性而达到物质分离的处理方法,其工艺流程如下: 2.3反渗透(RO)+离子交换(IE)法反渗透是利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的特性,从含有各种无机物、有机物和微生物的水体中提取纯水的处理方法,其工艺流程如下: 3反渗透膜法水处理工艺与传统工艺的比较 3.1 三种处理工艺优缺点比较见表2 3.2 三种处理工艺生产It纯水所需费用见表3 说明:以上费用包括: (1)酸碱费(其中酸采用工业纯盐酸,碱采用化学纯片碱); (2) 反渗透膜、电渗析膜、阳、阴树脂更换费及滤芯、药剂消耗费; (3)水、电动力费,其中水已按利用率折算(反渗透法按70%,电渗折法按45%,全离交法按80%); (4)人工费未计入内。 4结语综上所述,反渗透是水处理中高新技术,90年代中期在我国的医药行业开始得到了广泛的应用,它的使用极大地延长了传统的离子交换设备的再生周期,减少了酸碱排放量,有力地保护了生态环境。随着《药品生产质量管理规范》(GMP)技术标准的深入贯彻与实施。
反渗透膜元件的离线清洗 反渗透系统因其先进的技术及经济特性，已形成国内各行业庞大的用户群，据不完全统计，目前国内反渗透水处理用户已超过数万家。反渗透膜元件作为深层的过滤手段，其表面不可避免的会残留有胶体、微生物、杂质颗粒及难溶盐类在其表面的析出，因此，在多种领域使用的反渗透装置，一旦投入使用，最终都需要清洗，只是清洗周期的长短不同而已。然而，在线清洗作为一种反渗透系统清洗保养、冲击性杀菌以及定期保护的手段，在面临反渗透膜元件重度污染时就显得无能为力，这个时候就需要对反渗透膜元件进行离线清洗。 一、概念 反渗透系统进水中所含的悬浮物、胶体、有机物、微生物及其它颗粒对RO膜产生的表面附着、沉积污染或者水中的化学离子成分在膜表面因浓差极化等因素导致的离子积大于溶度积后的化学垢类生 成等现象。虽然反渗透系统的设计中都会有一定程度的富裕量，以保证在紧急时刻不至于因为反渗透系统的产水量或脱盐率下降、反渗透系统压差升高而使得供水不足而对安全生产造成威胁，但实际上也正是由于这些富裕量的存在才使得有时候隐藏的故障不能够及时的表 现出来，这样最终可能就演变为反渗透膜元件的重度污染。重度污染则指污染后的单段压差大于系统投运初期单段压差值的2倍以上、反渗透系统产水量下降30%以上或者单支反渗透膜元件重量超过正常数值3公斤以上的情况。重度污染往往是重度物理污染和重度化学污染
的叠加，某些情况下，二者同时伴生，且在一定程度上是在多次清洗后污染还反复发生。 二、离线清洗要求 当下列情况发生时，需要对重度污染RO膜元件进行离线清洗： 1、反渗透膜元件污染符合“重度污染”标准; 2、反渗透系统通过在线清洗不能够达到系统额定标准的; 3、反渗透水处理系统由于供水紧张而不能够进行在线清洗或没有在线清洗设备的; 4、反渗透污染类型较为复杂，通过在线清洗容易引起交叉污染的;(反渗透系统前段污染物可能会通过在线清洗被带入系统后段，而使后段膜元件遭受污染的称为交叉污染); 5、反渗透系统在多次清洗后污染还反复发生。 ！ 三、离线清洗方式及步骤 1、首先用性能优良的备用膜元件替换反渗透系统上的待清洗膜元件，以保证反渗透系统不停止运行，保证整个生产工艺的持续稳定。 2、反渗透膜元件性能测试(此步骤尤为重要)：
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。
反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些 物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，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。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。 反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工 半透膜。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。 反渗透膜过滤精度能截留大于0.0001微米的物质，是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过 脱盐率 脱盐率=（1–产水含盐量/进水含盐量）×100% 膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定，脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层 的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。反渗透对不同物质的脱盐率主要由 物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也可超过了98%（膜使用时间越长，化学清 洗次数越多，反渗透膜脱盐率越低。）；对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%， 但对分子量小于100的有机物脱除率较低。 透过速度 水通量——指反渗透系统的产水能力，即单位时间内透过膜水量，通常用吨/小时或加仑/天来表示。 盐透过速度——在单位时间、单位膜面积上透过的盐量，也叫透盐率、盐通量。回收率 回收率——指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据预处理的进水水质及用水 要求而定的。膜系统的回收率在设计时就已经确定， 回收率=（产水流量/进水流量）×100% 反渗透膜保存条件 反渗透膜元件的保管条件 (1)新膜(使用前) ①膜元件必须一直保持在湿润状态。即使是在为了确认同一包装的数量而需暂时打开时，也 必须是在不捅破塑料袋的状态下，此状态应保存到使用时为止。 ②在超过10℃的氛围中保存时也要避免直射阳光，选择通风良好的场所。这时，保存温度勿 超过35℃。 ③如果发生冻结就会发生物理破损，所以要采取保温措施，勿使之冻结。 (2)通水后膜元件 ①膜元件必须一直保持在阴暗的场所，保存温度勿超过35℃，并要避免直射阳光。 ②温度为0℃以下时有冻结的可能，要采取防冻结措施。 ③复合系列膜元件要用含有存用药品(重亚硫酸钠，500～1000mg/L，pH值3～6)的纯水或反 渗透过滤水进行浸泡。 ④无论在何种情况下进行保存时，都不能使膜处于干燥状态。
反渗透膜元件更换原则 一、说明 RO 膜元件如果在最佳条件下运行，可以有很长寿命，某些情况下能超过 10 年。预处理好、保守设计和有经验的操作人员等都可以延长RO 膜使用寿命。但是最终，膜元件还是需要更换。何时需要更换膜元件取决于不同现场的要求。本文将讨论做更换决定需要检查的参数。 一、观察产水水质 最常见的更换 RO 膜元件的理由是产水水质不再满足要求。产水水质受进水含盐量、产水通量、温度、回收率、污染、膜年龄和很多其它因素的影响。改变其中一个因素，就会导致产水水质的上升或下降。例如，当膜元件受到污染时产水水质变差，但经过清洗后又会使水质变好。另外，在更高水通量、更低温度、或更低回收率下运行会使产水水质更好。但更高水通量会导致污染加速、更低回收率会降低系统产水率。通常来说，当膜污染后通过清洗都不能恢复产水水质到可接受情况时，可以考虑更换膜元件。 产水水质也受 O 型圈泄露和胶线受损等机械因素影响。对压力容器进行探针法检测可以帮助确定 O 型圈泄露或有问题膜所在的位置。单支膜元件可以通过气泡测试来确定膜元件机械完整性情况。多数情况下，更换 O 型圈或有机械损伤膜元件之后，产水水质会恢复。请注意如果膜元件粘胶处受损，需调查原因。仅更换膜元件不能解决问题，同样问题还
会发生在更换的膜元件上。 产水水质要求取决于不同应用领域。超纯水要求膜元件脱盐率非常高、工业或饮用水需要较高脱盐率膜元件、灌溉用水通常不需要高脱盐率膜，具体要求取决于系统负责人员。 三、观察进水压力限值 随着膜年龄和逐步污染的增长，RO 系统的压力可能会提高。很多情况下，进水压力调到很高也不能保持设计产水量。此时需要进行有效清洗恢复。当压差（进水压力与浓水压力之差）或进水压力不能下降时，膜元件可能需要进行更换。有时用户可以避免更换全部膜元件。确定膜元件污染所在之处可以帮助确定哪些膜元件需要更换。我们建议拆卸系统中首末膜元件并放置 20 分钟以上后进行称重。如果末支膜元件重量明显比首支膜元件重，最有可能是结垢。首支膜元件更重一般表明有生物、胶体或颗粒物污染。对全部膜元件进行称重，可以帮助确定有多少支膜元件需要更换。 四、膜元件全部更换和部分更换对比 根据具体情况，可以决定同时更换所有系统中的膜元件；或一次只更换其中一套；或只更换每个压力容器中的部分膜元件。很多大型水厂运行管理细致，要求每年更换每个压力容器中的 1 支或 2 支膜元件。如果压力容器中的膜元件仅部分更换，记录新旧膜元件的位置非常重要。新膜元件应该安装在压力容器的后端位置，从而避免新膜元件水通量过大且过早污染。被更换的膜元件通常是前端膜元件，因为它
反渗透膜是如何分类的 反渗透膜是如何分类的 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。 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，有非对称膜和均相膜两类。当前使用的膜材料主要为醋酸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。反渗透膜是如何分类的?和平区反渗透-浑南新区RO膜清洗-反渗透膜,膜,反渗透膜分类,RO膜清洗。 反渗透是60年代发展起来的一项新的薄膜分离技术，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。要了解反渗透法除盐原理，先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象，当两种含有不同浓度盐类的水，如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，逐渐把两边的含盐浓度融和到均等为止。然而要完成这一过程需要很长时间，这个过程也称为自然渗透。但如果在含盐量高的水侧，试加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大，可以使水向相反方向渗透，而盐分剩下。由此，反渗透除盐原理，就是在有盐分的水中(如原水)，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中盐分的目的，这就是反渗透除盐原理。目前，反渗透膜如以其膜材料化学组成来分，主要有纤维素膜和非纤维素膜两大类。如按膜材料的物理结构来分，大致可分为非对称膜和复合膜等。
反渗透膜分离技术在城市污 水处理中的应用 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
摘要 国内外反渗透膜技术的发展概况，然后详细论述了反渗透膜分离技术。通过介绍反渗透的基本原理、反渗透装置型式、基本流程，以美国和日本采用反渗透处理生活污水为例，探讨了反渗透膜分离技术在城市污水处理中的应用情况，最后就其发展方向作出了初步地归纳和展望。 关键词：城市污水处理，膜分离技术，反渗透膜，实际应用，前景展望
引言 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，本文仅对反渗透(RO)膜法对城市污水处理技术进行探讨。
一、反渗透膜发展概况 膜广泛的存在于自然界中，特别是生物体内。人类对于膜现象的研究源于1748年，但是人类对它的认识和研究则较晚。1748年，Abbe Nollet观察到水可以通过覆盖在装有酒精溶液瓶口的猪膀肌进入瓶中时，发现了渗透现象。然而认识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了200多年的漫长过程。人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。其发展的历史大致为；30年代微孔过滤；40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化[2]。 在国外，其发展概况为：1953年美国的Reid 提出从海水和苦盐水中获得廉价的淡水的反渗透研究方案，1960年美国的Sourirajan 和Leob 教授研制出新的不对称膜，从此RO作为经济的淡化技术进入了实用和装置的研究阶段。20世纪70年代初期开始用RO法处理电镀污水，首先用于镀镍污水的回收处理，此后又应用于处理镀铬、镀铜、镀锌等漂洗水以及混合电镀污水。1965年英国首先发表了用半透膜处理电泳涂料污水的专利。此后美国P.P.G公司提出用UF和RO的组合技术处理电泳涂料污水，并且实现了工业化。1972－1975年J J .Porter 等人用动态膜进行染色污水处理和再利用实验。1983年L.Tinghuis等人发表了用RO法处理染料溶液的研究结果。30年来，反渗透(RO)技术先后在含油、脱脂废水、纤维工业废水、造纸工业废水、放射性废水等工业水处理、苦咸水淡化、纯水和高纯水制备、医药工业和特殊的化工过程和高层建筑废水等各类污水处理中得到了广泛的应用。尤其是近几年，一些新型的膜法污水处理技术逐一问世，如膜蒸馏、液膜、膜生化反应器、控制释放膜、膜分相、膜萃取等[3]。 在我国，膜技术的发展是从1958年离子交换膜研究开始的。1958年开始进行离子交换膜的研究，并对电渗析法淡化海水展开了试验研究；1965年开始对反渗透膜进行探索，1966年上海化工厂聚乙烯异相离子交换膜正式投产，为电渗析工业应用奠定了基础。1967年海水淡化会战对我国膜科学技术的进步起了积极的推动作用。1970年代相继对电渗析、反渗透、超滤和微滤膜及组件进行研究开发，1980年代进入推广应用阶段。1980年代中期我国气体分离膜的研究取得长足进步，1985年中国科学院
反渗透膜的制备技术 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]。 （a）渗透（b）反渗透 图1 渗透与反渗透 由于反渗透膜的截留尺寸为左右，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着的选择通过性，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的结论建立了完整的稀溶液的理论，其后J．W．Gills提供了认识渗透压及它与其他热力学性能关系的理论，为渗透现象的研究工作奠定了坚实的理论基础。在对渗透现象进行了一系列的研究后，富于创造性的科学家们并未止步于此。1930年，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
8040反渗透膜元件性能参数要求 8040反渗透膜元件适用于含盐量低于 10000ppm 的地表水、地下水、自来水及市政用水等水源的脱盐处理，主要应用于各种规模的工业用纯水、发电厂锅炉补给水等领域，也可适用于高浓度含盐废水、 饮料水制造等苦咸水应用领域。 有效膜面积 平均产水量 最低脱盐率 % 膜元件型号 ft 2(m 2 ) 稳定脱盐率 % GPD(m 3 /d) 8040 400（37.2） 10500（39.7） 99.5 99.3 测试 测试压力 225 psi (1.55MPa) 测试液温度 25 ℃ 测试液浓度(NaCl) 2000ppm 测试液pH 值 7.5 条件 单支膜元件回收率 15％ 极限 最高操作压力 600psi （4.14MPa ） 最高进水流量 75gpm （17 m 3 /h ） 最高进水温度 45℃ 使用 最大进水 SDI 15 5 进水自由氯浓度 ＜0.1ppm 条件 正常运行时进水pH 范围 2～11 单支膜元件最大压力降 15psi （0.1MPa ） 化学清洗时进水pH 范围 1～13 单支6芯膜壳最大压力降 50psi （0.34MPa ） 膜元件尺寸如下图：1.0 inch （英寸）=25.4 mm(毫米) A/mm(inch) B/mm(inch) C/mm(inch) 1016.0(40) 201.9(7.95) 28.6(1.125) 注意事项： 1. 表中所列的产水量为平均值，单支膜元件产水量误差为±15%。 2. 膜元件出厂前，干式膜元件无保护液，湿式膜元件使用1.0%的亚硫酸氢钠（冬天时添加10％的丙三醇防冻液）溶液进行 储藏处理并采用真空包装。 3. 干式膜元件润湿后应始终保持湿润；湿式膜元件长期不使用时，为了防止微生物的滋长，推荐用含1.0％亚硫酸氢钠（食 品级）的保护液（用RO 产水配制）浸泡膜元件。 4. 膜元件的初次使用时，建议首先低压冲洗15～25分钟（不宜浸泡或浸泡过夜），然后高压冲洗60～90分钟（产水量不 低于系统设计产水量的50%）。膜元件运行初期第一个小时内的产水和浓水应全部排放。 5. 在储存和运行中禁止添加任何对膜元件有影响的化学药剂，如违反使用这类化学药剂，将不承担由此产生的一切后果。 6. 由于技术进步及产品的更新换代，产品资料可能随时改变，事先予以通知。