A. 水分子是如何通過RO反滲透膜的
所謂滲透,就是正常的情況下,是由淡水側往濃水側滲透,而「反」滲透就是給濃水側施加高壓,以高壓使濃水側往淡水側水滲透,說白了就是硬硬把水壓過去,稱為反滲透。
是不是吹牛我不知道,我了解的反滲透膜是可以截留所有可溶性鹽和分子量大於100的物質,否則如果反滲透膜孔徑過大,那脫鹽率又怎麼解決呢。
B. 反滲透膜為何只讓水通過,不讓小分子通過
反滲透(Reverse Osmosis),是近40年發展起來的膜分離技術。20世紀60年代反滲透技術的崛起帶動了整個膜分離技術的發展。用一張只透過水而不透過溶質的理想半透膜把水和鹽水隔開,則出現水分子由純水一側通過半透膜向鹽水一側擴散的現象,這是人們所熟知的滲透現象。隨著滲透現象的進行,鹽水側液面不斷升高純水側水面相應下降,經過一定時間之後,兩側液面差不再變化,系統中純水的擴散滲透達到了動態平衡,這一狀態成為滲透平衡。π為鹽水溶液的滲透壓。滲透平衡時純水相與鹽水溶液相中水的化學勢差等於零。如果人為地增加鹽水側的壓力,則鹽水相中水的化學勢增加,就出現了水分子從鹽水側通過半透膜向純水側擴散滲透的現象。由於水的擴散方向恰恰與滲透現象相反,因此人們把這個過程稱為反滲透。由此可見,若用一半透膜分隔濃度不同的兩個水溶液,其滲透壓差為π,則只要在濃溶液側加以大於π的外壓,就能使這一體系發生反滲透過程,這就是反滲透膜分離的基本概念。實際的反滲透過程中所加外壓一般都達到滲透壓差的若干倍。
目前膜工業上把反滲透過程分成三類:高壓反滲透(5.6~10.5MPa,如海水淡化),低壓反滲透(1.4~4.2MPa,如苦鹹水的脫鹽),和超低壓反滲透(0.5~1.4MPa,如自來水脫鹽)。反滲透膜具有高脫鹽率(對NaCl達95~99.9%的去除)和對低分子量有機物的較高去除,有機物的去除依賴於膜聚合物的形式、結構與膜和溶質間的相互作用。
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C. 反滲透膜除去溶解氣體
RO膜可以脫除溶解性的離子而不能脫除溶解性的氣體,首先氫氣、氧氣、CO、CO2等氣版體分子直權徑均小於水分子,另外機理上這些分子也不會被排斥,高壓下很容易通過RO膜,但是水解後的碳酸氫根、碳酸根等離子不能通過,所以這部分氣體會被除掉,一般與結合其他氣體脫除的方法使出水達到苛刻的要求。
D. 反滲透膜能除氯離子嗎
氯離子是可以透過反滲透膜的,而且對於反滲透膜沒有影響。但是余氯
【余氯可分為化合性余氯(指水中氯與氨的化合物,有NH2Cl、NHCl2及NHCl3三種,以NHCl2較穩定,殺菌效果好),又叫結合性余氯;游離性余氯指水中的ClO-、HClO、Cl2等,殺菌速度快,殺菌力強,但消失快),又叫自由性余氯;總余氯即化合性余氯與游離性余氯之和】——網路
具有氧化性會對聚醯胺膜造成巨大影響,所以需要嚴格控制。
RO及NF進水中的游離氯要降到0.05ppm以下,才能達到聚醯胺復合膜的要求。
【除氯的預處理方法有兩種,粒狀活性炭吸附和使用還原性葯劑如亞硫酸鈉。在小系統(50-00gpm)中一般用活性碳過濾器,投資成本比較合理。推薦使用酸洗處理過的優質活性炭,去除硬度、金屬離子,細粉含量要非常低,否則會造成對膜的污染。新安裝的碳濾料一定要充分淋洗,直到碳粉被完全除去為止,一般要幾個小時甚至幾天。我們不能依靠5μm的保安過濾器來保護反滲透膜不受碳粉的污染。
碳過濾器的好處是可以除去會造成膜污染的有機物,對於所有進水的處理比添加葯劑更為可靠。但其缺點是碳會成為微生物的飼料,在碳過濾器中孳生細菌,其結果是造成反滲透膜的生物污染。
亞硫酸氫鈉(SBS)是較大型RO裝置選用的典型還原劑。
將固體偏亞硫酸氫鈉溶解在水中配製成溶液,商品偏亞硫酸氫鈉的純度為97.5-99%,乾燥儲存期6個月。BS
溶液在空氣中不穩定,會與氧氣發生反應,所以推薦2%的溶液的使用期為3-7天, 10%以下的溶液使用期為7-14天。從理論上講,1.47ppm的SBS(或0.70ppm偏亞硫酸氫鈉)能夠還原1.0ppm的氯。
設計時考慮到工業苦鹹水系統的安全系數,設定SBS的添加量為每1.0ppm氯1.8-3.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的上游,設置距離要保證在進入膜元件有29秒的反應時間。推薦使用適當的在線攪拌裝置(靜態攪拌器)。
SBS脫氯反應:
Na2S2O5 (偏亞硫酸鈉)+ H2O =2 NaHSO3 (亞硫酸氫鈉) ·
NaHSO3 + HOCl =NaHSO4 (硫酸氫鈉) + HCl (鹽酸)·
NaHSO3 + Cl2 + H2O =NaHSO4 + 2 HCl
採用SBS脫氯的好處是在大系統中比碳過濾器的投資較少,反應副產物及殘余SBS易於被RO脫除。
SBS
脫氯的缺點是需要人工混合小體積的葯劑,在脫氯系統沒有設計足夠的監測控制儀器時增加了氯對膜的威脅,而且在少數情況下進水中存在硫還原菌(SBR),亞硫酸會成為細菌營養幫助細菌的繁殖。SBR通常在淺層井水厭氧環境下有發現,硫化氫(H2S)作為SBR的代謝產物會同時存在。
E. 氣體可以通過反滲透膜嗎
反滲透膜是通過分子大小來實現分離的,就看氣體的分子大小,當分子大小小於膜孔徑時肯定是可以通過反滲透膜的。
F. 0.4納米的水分子怎麼能夠穿過0.1納米的反滲透膜
反滲透膜前都有水泵加壓,強行把水分子擠過去。
G. 反滲透出水的含氧量 反滲透膜能阻擋水中的氧分子嗎,出水會不會含氧量降低
其實反滲透膜只是物理性質的過濾而已,過濾細度0.0001微米,根本不能阻礙氧分子的透過,所以並不影響出水的含氧量,談不到降不降低的。
H. 反滲透原理
一。基本原理
當純水和鹽水被理想半透膜隔開,理想半透膜只允許水通過而阻止鹽通過,此時膜純水側的水會自發地通過半透膜流入鹽水一側,這種現象稱為滲透,若在膜的鹽水側施加壓力,那麼水的自發流動將受到抑制而減慢,當施加的壓力達到某一數值時,水通過膜的凈流量等於零,這個壓力稱為滲透壓力,當施加在膜鹽水側的壓力大於滲透壓力時,水的流向就會逆轉,此時,鹽水中的水將流入純水側,上述現象就是水的反滲透(ro)處理的基本原理。
二。反滲透機理模型
統一的「干閉濕開」反滲透機理模型
有幾個經典模型
1.優先吸附毛細孔模型:弱點干態膜電鏡下,沒發現孔。濕態膜標本不是電鏡的樣品。
2.溶解擴散模型:不認為有孔。
3.干閉濕開模型:上個世紀80,90年代,鄧宇等提出的,能夠解釋1和2模型的統一的現代最貼切的逆滲透機理模型。既「干閉濕開」反滲透模型,統一了兩個最經典的反滲透機制模型,細孔模型,溶解擴散模型。即
膜干時,膜孔收縮緻密,孔隙閉合,電鏡下看不到製成干態備鏡檢的干膜;膜濕時,膜材料溶脹,膜的孔隙被溶劑溶脹,孔打開。合並就是「干閉濕開」脫鹽模型。
三。反滲透簡介
ro(reverse
osmosis)反滲透技術是利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術,源於美國二十世紀六十年代宇航科技的研究,後逐漸轉化為民用,目前已廣泛運用於科研、醫葯、食品、飲料、海水淡化等領域。
ro反滲透膜孔徑小至納米級(1納米=10-9米),在一定的壓力下,h2o分子可以通過ro膜,而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質無法通過ro膜,從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來。
一般性的自來水經過ro膜過濾後的純水電導率5μs/cm(ro膜過濾後出水電導=進水電導×除鹽率,一般進口反滲透膜脫鹽率都能達到99%以上,5年內運行能保證97%以上。對出水電導要求比較高的,可以採用2級反滲透,再經過簡單的處理,水電導能小於1μs/cm),
符合國家實驗室三級用水標准。再經過原子級離子交換柱循環過濾,出水電阻率可以達到18.2m
.cm,超過國家實驗室一級用水標准(gb
6682—92)。
目前的主要困難是研製價格便宜、穩定、長期受壓無損的反滲透膜
。中國從21世紀初開始掌握自主反滲透膜生產技術,在國家的大力支持下,將該計劃列入國家計委高新技術產業化重點發展專項計劃,由國家海洋局下的杭州水處理研究開發中心的子公司——杭州北斗星膜製品有限公司承擔並研發成功。目前反滲透膜市場95%為進口膜,國產膜只佔據了5%左右的市場,中國的反滲透技術還有很長的路要走。
四。應用范圍
太空水、純凈水、蒸餾水等制備;
酒類製造及降度用水;
醫葯、電子等行業用水的前期制備;
化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備;
鍋爐補給水除鹽軟水;
海水、苦鹹水淡化;
造紙、電鍍、印染等行業用水及廢水處理。
以高分子分離膜為代表的膜分離技術作為一種新型、高效流體分離單元操作技術,30年來取得了令人矚目的飛速發展,已廣泛應用於國民經濟的各個領域。
I. 水分子是怎樣透過反滲透膜的
形成氫鍵模型
膜的表面很緻密,其上有大量的活化點,鍵合一定數目的結合水,這種水已失去溶劑化能力,鹽水中的鹽不溶於其中。進料中的水分子在壓力下可與膜上的活化點形成氫鍵而締合,使該活化點上其他結合水解締下來,該解締的結合水又與下面的活化點締合,使該點原有的結合水解締下來,此過程不斷地從膜面向下層進行,就是以這種順序型擴散,水分子從膜面進入膜內,最後從底層解脫下來成為產品水。而鹽是通過高分子鏈間空穴,以空穴型擴散,從膜面逐漸到產品水中的,但該模型缺乏更多的關於傳質的定量描述。
Donnan平衡模型
膜為固定負電荷型,據電中性原理及膜和溶液中離子化學位平衡,一般認為藉助於排斥同離子的能力,荷電膜可用於脫鹽,一般只有稀溶液,在壓力下通過荷電膜時,有較明顯的脫鹽作用,隨著濃度的增加,脫鹽率迅速下降。二價同離子的脫除比單價同離子好,單價同離子的脫除比二價反離子的好。該理論以Donnan平衡為基礎來說明荷電膜的脫鹽,但Donnan平衡是平衡狀態,而對於在壓力下透過荷電膜的傳質,還不能從膜、進料及傳質過程等多方面來定量描述。
除上述模型,許多學者還提出不小另外的模型,如脫鹽中心模型,表面力-孔流模型,有機溶質脫鹽機理等