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反渗透膜的典型分离机理

发布时间:2023-07-10 00:03:14

『壹』 反渗透系统是什么原理

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。

基本原理编辑
把相同体积的稀溶液(如淡水)和浓液(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,这一过程称为反渗透。

溶解-扩散模型
Lonsdale等人提出解释反渗透现象的溶解-扩散模型。他将反渗透的活性表面皮层看作为致密无孔的膜,并假设溶质和溶剂都能溶于均质的非多孔膜表面层内,各自在浓度或压力造成的化学势推动下扩散通过膜。溶解度的差异及溶质和溶剂在膜相中扩散性的差异影响着他们通过膜的能量大小。其具体过程分为:第一步,溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解;第二步,溶质和溶剂之间没有相互作用,他们在各自化学位差的推动下以分子扩散方式通过反渗透膜的活性层;第三步,溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。
在以上溶质和溶剂透过膜的过程中,一般假设第一步、第三步进行的很快,此时透过速率取决于第二步,即溶质和溶剂在化学位差的推动下以分子扩散方式通过膜。由于膜的选择性,使气体混合物或液体混合物得以分离。而物质的渗透能力,不仅取决于扩散系数,并且决定于其在膜中的溶解度。

优先吸附—毛细孔流理论
当液体中溶有不同种类物质时,其表面张力将发生不同的变化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有机物质,可使其表面张力减小,但溶入某些无机盐类,反而使其表面张力稍有增加,这是因为溶质的分散是不均匀的,即溶质在溶液表面层中的浓度和溶液内部浓度不同,这就是溶液的表面吸附现象。当水溶液与高分子多孔膜接触时,若膜的化学性质使膜对溶质负吸附,对水是优先的正吸附,则在膜与溶液界面上将形成一层被膜吸附的一定厚度的纯水层。它在外压作用下,将通过膜表面的毛细孔,从而可获取纯水。

氢键理论
在醋酸纤维素中,由于氢键和范德华力的作用,膜中存在晶相区域和非晶相区域两部分。大分子之间存在牢固结合并平行排列的为晶相区域,而大分子之间完全无序的为非晶相区域,水和溶质不能进入晶相区域。在接近醋酸纤维素分子的地方,水与醋酸纤维素羰基上的氧原子会形成氢键并构成所谓的结合水。当醋酸纤维素吸附了第一层水分子后,会引起水分子熵值的极大下降,形成类似于冰的结构。在非晶相区域较大的孔空间里,结合水的占有率很低,在孔的中央存在普通结构的水,不能与醋酸纤维素膜形成氢键的离子或分子则进入结合水,并以有序扩散方式迁移,通过不断的改变和醋酸纤维素形成氢键的位置来通过膜。
在压力作用下,溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点——羰基上的氧原子形成氢键,而原来水分子形成的氢键被断开,水分子解离出来并随之移到下一个活化点并形成新的氢键,于是通过一连串的氢键形成与断开,使水分子离开膜表面的致密活性层而进入膜的多孔层。由于多孔层含有大量的毛细管水,水分子能够畅通流出膜外。

『贰』 反渗透膜的工作原理

反渗透膜是一种介质,它是靠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,英文为Reverse
Osmosis,是花费数亿美元经
过多年的精心研制而成的高科技水处理技术。这种薄膜分
离技术,是依靠渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进
行分离的程。
渗透是一种物理现象。
反渗透就是在有盐份的水中(如原水)施加比自然渗透压
力更大的压力,使水由浓
度高的一方渗透到浓度低的一
方,把原水肿的水分子压到膜的另一边变成纯净水,而原
水中的细微杂质、
胶体、有机物、重金属、细菌、病毒及
其他有害物质都统统截留下来并经污水出口排放掉。
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。

『叁』 反渗透膜的分离原理是什么

要了解反渗透法原理,先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象,当两版种含有不同浓权度盐类的水,用一张半渗透性的薄膜分开时就会发现,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合到均等为止。然而,要完成这一过程需要很长时间,这一过程也称为自然渗透。
但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力。如果压力再加大,可以使水向相反方向渗透,而盐分剩下。因此,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。

『肆』 反渗透RO膜作用原理是什么

反渗透膜原理:

反渗透膜的工作需要借助外力对膜的一侧的溶液施加压力,当这个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,在压力的作用下反渗透膜的膜孔只有0.0001微米,一些杂质分子化学离子和细菌、真菌、病毒体等等不能通过,就会留在浓液溶的一侧,然后排出。

从而在膜的低压侧可以得干净的溶液,也就是渗透液。高压侧得到浓缩的溶液,就是浓缩液。若是用在海水淡化的行业,在膜的低压的一侧可以得到淡水,在高压侧得到的就是卤水,由于反渗透膜使用简单,过滤效果好,所以在水处理行业使用广泛


反渗透膜的作用:

以前人们都把工业废水、生活污水等大量排入江河,对水质造成了非常严重的污染,导致现在有一些地方的水根本没方喝了。所以现在国家非常重视这一个问题,现在很多企业,工厂的污水都必须经过一定的处理达标后才能排放。这时候很多人就会利用反渗透膜,反渗透技术需要在高压泵的作用下,使得污水经过反渗透膜时,大于反渗透膜孔径的水中的杂质不能通过这样就使得与水分子分离出来了,这样就可以达到一个去除对生活或者生产有害的微生物、胶体、有机物、溶解盐类的效果,经过反渗透膜技术处理的污水、废水等可以再利用,甚至达到了饮用水的高标准。

『伍』 反渗透膜的原理,装置结构,效果,谁能给个具体的解释

分类: 教育/科学 >> 科学技术 >> 工程技术科学
解析:

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。

在纤维素类膜中最广泛使用的是醋酸纤维素膜(简称CA膜)。该

膜总厚度约为100μm,全表皮层的厚度约为0.25μm,表皮层中布满

微孔,孔径约5一10埃,故可以滤除极细的粒子,而多孔支撑层中的孔

径很大,约有几千埃,故该种不对称结构的膜又称为非对称膜。在反

渗透操作中,醋酸纤维素膜只有表皮层与高压原水接触才能达到预期

的脱盐效果,决不能倒置。

非纤维素类膜以芳香聚酷胺为主要品种,其他还有聚呢喀酰胺膜,

疆苯骈味哩膜,聚砜酰胺膜,聚四氟乙烯接枝膜,聚乙烯亚胺膜等等。

近年来发展起来的聚酰胺复合膜,是由一层聚酯无纺织物作支持层,由

于聚酯无纺织物非常不规则并且太疏松,不适合作为盐屏障层的底层,

因而将微孔工程塑料聚砜浇铸在无纺织物表面上。聚枫层表面的孔控

制在大约150埃。屏障层采用高交联度的芳香聚酰胺,厚度大约在2000

埃。高交联度芳香聚酷胺由苯三酰氯和苯二胺聚合而成。由于这种膜

是由三层不同材料复合而成故称为复合膜。

『陆』 RO膜反渗透系统工作原理及去除水中什么

http://..com/question/1112047603252069939.html
l
答:反渗透是目前过滤精度最高的膜分离技术。过滤精度达到0.0001um。过滤了自来水中的版所有物质,没有权矿物质和微量元素,这种水是可以直接饮用的。水中的杂质如可溶性固体、有机物、胶体物质及细菌等则被反渗透膜截留,在截流液中浓缩并被去除。一级反渗透可去除原水中97%以上的溶解性固体。

『柒』 反渗透水处理的原理

一、工作原理:

反渗透设备的系统除盐率一般为98-99%.这样的除盐率在大部分情况下是可以满足要求的.在电子工业、超高压锅炉补给水、个别的制药行业对纯水的要求可能更高。此时单级反渗透设备就不能满足要求。



渗透现象在自然界是常见的,比如将一根黄瓜放入盐水中,黄瓜就会因失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分,在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了,而盐水的液面升高了。我们把水分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫做渗透现象。盐水液面升高不是无止境的,到了一定高度就会达到一个平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。

在以上装置达到平衡后,如果在盐水端液面上施加一定压力,此时,水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程这一现象被称为反渗透现象。如果将盐水加入以上设施的一端,并在该端施加超过该盐水渗透压的压力,我们就可以在另一端得到纯水。这就是反渗透净水的原理。反渗透设施生产纯水的关键有两个,一是一个有选择性的膜,我们称之为半透膜,二是一定的压力。简单地说,反渗透半透膜上有众多的孔,这些孔的大小与水分子的大小相当,由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多,因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。在水中众多种杂质中,溶解性盐类是最难清除的.因此,经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果.反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前,较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%
二、反渗透优点:

连续运行,产品水水质稳定

无须用酸碱再生

不会因再生而停机

节省了反冲和清洗用水

以高产率产生超纯水(产率可以高达95%)

无再生污水,不须污水处理设施

无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施

减小车间建筑面积

使用安全可靠,避免工人接触酸碱

减低运行及维修成本

安装简单、安装费用低廉

『捌』 反渗透膜的分离机理是什么

反渗透膜是属于一种压力推动的膜滤方法,所用的膜不具离子交换性质,版可以称为中性膜。权反渗透用半透膜为滤膜,必须在克服膜两边的渗透压下操作,过去使用醋酸纤维素膜时的操作压力为50~60个大气压,现今使用的聚酰胺复合膜的操作压力为15个大气压左右。
半透膜是指只能通过溶液中某种组分的膜。对水处理所用的半透膜要求只能通过水分子,当然,这种对水的透过选择性并不排斥少量的其它离子或小分子也能透过膜。
对膜的半透性机理有以下几种解释,但都不能解释全部渗透现象。
一种解释认为这是筛除作用,即膜孔介于水分子和溶质分子之间,因此水能透过,而溶质不能透过,但这不能解释和水分字的大小基本一样的盐分分子不能透过的原因。
第二种解释是认为反渗透膜是亲水性的高聚物,膜壁上吸附了水分子,堵塞了溶质分子的通道,水中的无机盐离子则较难通过。
最后还有一种机理认为是由于水能溶解于膜内,而溶质不能溶解于膜内。

『玖』 反渗透膜的分离机理是什么

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回的人工半透膜。
原理:反渗答透又称逆渗透,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。

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