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
GE反渗透膜SG8040C 工作原理 对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中，用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。 通用电气纯水膜的过滤范围涵盖整个过滤图谱：从反渗透(RO)﹑纳滤(NF)﹑超滤(UF)﹑微滤(MF)到微粒过滤。 GE SG系列反渗透膜元件：SG2540、SG4040F、SG8040F、SG4040C、SG8040C 详细描述： SG系列专利三层复合反渗透膜元件具有氯化钠脱盐率高、膜表面平滑、抗污染能力强的特点。SG标准型膜元件用于苦咸水脱盐及工艺物料浓缩。SG4040F、SG8040F
采用玻璃钢外壳，SG4040C、SG8040C采用Dursan卫生级外壳。根据需要可选用其他结构材质及特殊流道设计。 直饮水净化设备产品应用：酸浓缩回收，抗生素浓缩染料废水回收，蒸发器冷凝水回收，果汁浓缩，洗衣店废水回收，糖类浓缩，垃圾渗透液处理，酒类的酒精度调节 反渗透膜主要性能指标 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。
反渗透装置各部分设备的技术规范 1、预处理系统： ①工作原理 原水中通常含有颗粒很细的尘土，腐植质，淀粉，纤维素以及菌、藻等微生物。这些杂质与水形成溶胶状态的胶体微粒，由于布朗运动静电排斥而呈现沉降稳定性和聚合稳定性，通常不能用重力自然下沉降的方法除去，一般原水预处理可以用添加絮凝剂来破坏溶胶的稳定性，使细小的胶体微粒，再絮凝成较大的颗粒，通过砂滤和碳滤预过滤，以除去这些颗粒。在砂滤中所用的滤料采用锰砂，把原水中的絮状杂质(主要为有机物腐植质和粘土类无机化合物)去除，使出水浊度小于0.5HTU。同时，锰砂又是催化剂，能很好的促进Fe2+氧化成Fe3+，形成Fe(OH)3沉淀，经过滤而出除铁离子。 ②运行方式 多介质过滤器的运行操作主要分为：正常运行、反冲等几个部分。 运行方式：自动 本系统的运行及反冲： 系统的运行与反冲由手动控制。当机械过滤器的运行时间达到反洗时间设定值时，人工对过滤器会进行反冲洗。 运行控制：由压力和流量监测仪表反映系统的运行状况，值班人员按照要求作好纪律，监督检查其是否正常运行。 2、预处理系统： ①工作原理 二级ACF复合过滤器主要成份是活性碳及高分子滤料。当进水进水指标余氯 <50.1mg/L。活性炭过滤器主要有两个功能： 1、吸附水中部份有机物，吸附率为60%左右; 2、吸附水中余氯。对于粒度在10—20埃左右的五机胶体、有机胶体和溶解性有机高分子杂质和余氯在机械过滤器中是难以去除的。为了进一步纯化原水，使之达到反渗透进水指标，在工艺流程中设计了一级活性炭过滤器，活性炭之所以能用莱吸附粒度在几十埃左右的活性物，是由于其结构中存在大量平均孔径在20—50埃的微孔和粒隙，活性炭的这种结构特点，使它的表面吸附面积能达到点500—2000M2/G，由于一般有机物的分子直径都略小于20—50埃，因此活性炭对有机物的吸附最有效。此外活性炭还有很强的脱氯能力，活性炭在整个吸附脱氯程中并不过是简单的吸附作用，而是在气表面发生催化作用，因此活性炭不存在吸附饱和的问题，只是损失少量的碳，所以活性炭脱氯可以运行相当长的时间。活性炭除了能脱氯及吸附有机物外，还能除去水中臭味、色度、以及残留的浊度，活性炭使用一定时期后，仍会减弱其吸附能力，需要再生。经以上二级处理，原水的纯度得到大大提高。经处理后的水中余氯含量<0.1mg/L。 ②运行方式 活性炭过滤器的运行操作主要分为：正常运行、反冲等几个部分。 运行方式：手动 本系统的运行及反冲： 系统的运行与反冲由手动控制。当活性炭过滤器的运行时间达到反洗时间设定值时，人工对过滤器进行反冲洗。 3、预处理系统： ①工作原理
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。
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，
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
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。
精品文档 精品文档 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。
反渗透膜技术指标的相关分析 1、脱盐率和透盐率 脱盐率――通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。 透盐率――进水中可溶性杂质透过膜的百分比。 脱盐率＝(1－产水含盐量/进水含盐量)×100％ 透盐率＝100％－脱盐率 反渗透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反渗透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除率主要由物质的结构和分子量决定，海德能反渗透膜元件对高价离子及复杂单价离子的脱除率可以超过99％，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱除率稍低，但也超过了98％；对分子量大于100的有机物脱除率也可达到98％ 2、产水量（水通量） 产水量（水通量）――指反渗透系统的产能，即单位时间内透过膜水量，通常用吨/小时或加仑/天来表示。 渗透流率――渗透流率也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率，通常用加仑每平方英尺每天（GFD）表示。过高的渗透流率将导致垂直于膜表面的水流速加快，加剧膜污染。 3、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。膜系统的回收率在设计时就已经确定，是基于预设的进水水质而定的。回收率通常希望最大化以便提高经济效益，但是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限值。 回收率＝（产水流量/进水流量）×100％
反渗透的影响因素 反渗透膜的水通量和脱盐率是反渗透过程中关键的运行参数，这两个参数将受到压力、温度、回收率、给水含盐量、给水PH值因素的影响。 1、进水压力 进水压力本身并不会影响盐透过量，但是进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高，使得产水量加大，同时盐透过量几乎不变，增加的产水量稀释了透过膜的盐分，降低了透盐率，提高脱盐率。当进水压力超过一定值时，由于过高的回收率，加大了浓差极化，又会导致盐透过量增加，抵消了增加的产水量，使得脱盐率不再增加。 2.、进水温度 温度对反渗透的运行压力、脱盐率、压降影响最为明显。温度上升，渗透性能增加，在一定水通量下要求的净推动力减少，因此实际运行压力降低。同时溶质透过速率也随温度的升高而增加，盐透过量增加，直接表现为产品水电导率升高。 温度对反渗透各段的压降也有一定的影响，温度升高，水的粘度降低，压降减少，对于反渗透膜的通道由于污堵而使湍流程度增强的装置，粘度对压降的影响更为明显。 反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感，随着水温的增加，水通量也线性的增加，进水水温每升高1℃，产水通量就增加2.5％～3.0％；其原因在于透过膜的水分子粘度下降、扩散性能增强。进水水温的升高同样会导致透盐率的增加和脱盐率的下降，这主要是因为盐分透过膜的扩散速度会因温度的提高而加快。 3、进水pH值 各种膜组件都有一个允许的pH值范围，进水pH值对产水量几乎没有影响；但是即使在允许范围内，PH值对脱盐率也有较大影响，一方面pH值对产品水的电导率也有一定的影响，这是因为反渗透膜本身大都带有一些活性基团，pH值可以影响膜表面的电场进而影响到离子的迁移，pH值对进水中杂质的形态有直接影响，如对可离解的有机物，其截留率随pH值的降低而下降；另一方面由于水中溶解的CO2受pH值影响较大，pH值低时以气
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)：
反渗透系统的设计流程 反渗透也成为逆渗透，英文名称为：REVERSE OSMASIS(RO).。反渗透技术室当今最先进、最节能、效率最高的分离技术。其技术以压力差为推动力，从溶液中分离出容易的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过他的渗透压时，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。它已广泛应用于太空水、纯净水、蒸馏水等制备；酒类制造及降度用水；医药、电子灯行业用水的前期制备；化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；锅炉补给水除盐软水；海水、苦咸水淡化；造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。 反渗透原理 反渗透原理是在高于溶液渗透压的压力下，借助于只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离，从而达到纯净水的目的。当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值的时候，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是谁的反渗透（RO）处理的基本原理。 反渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚合纤维素组成的。他的孔径为0.1纳米-1纳米，即一百亿分之一米（相当于大肠杆菌大小的千分之一，病毒的百分之一）。其孔径很小可以去除滤液中的离子范围和分子量很小的重金属、农药、细菌、病毒、杂质等彻底分离。整个工作原理均采用物理法，不添加任何杀菌剂和化学物质，所以不会发生化学变相。并且反渗透膜并不分离溶解氧，所以通过此法生产得出的纯水是活水，喝起来清甜可口。 反渗透膜 对透过的物质具有选择性的薄膜称之为半透膜。一般将只能渗透溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。当把相同体积的稀溶液，如淡水河浓液，比如海水或盐水分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压。渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程成为反渗透。 反渗透系统参数定义 回收率：膜系统中的回收率指的是给水/进水流量转化成为产水/透过液的百分率比值。通常膜系统的设计是依照预设的进水水质而定，因此在浓水管道上设置浓水阀可以调节并设定回收率。回收率常常希望最大化以便获得最大的产水量，但是应该以膜系统内不会因盐类杂质的过饱和发生沉淀为它的极限值。 脱盐率：通过反渗透膜从系统进水中除去总可溶性的杂质浓度的百分率，或通过纳滤膜脱出特定组分如二价例子或有机物的百分数。 透盐率：脱盐率的相反值，它是进水中溶解性的杂质成分透过膜的百分率。 渗透液：经过膜系统产生的净化产水。 流量：流量是指进入膜元件的进水流率，常以每小时立方米(m3/h)或者每分钟加仑（gpm）表示。浓水流量是指离开膜元件系统的未透过膜的那部分的进水流量。这部分浓水含有从原水水源带入的可溶性的组分，常以每小时立方米(m3/h)或者每分钟加仑（gpm）表示。 通量：以单位膜面积透过液的流率，通常以每小时每平方升（l/m2h）或每天每平方英尺加
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：
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。
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。