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反渗透工艺的原理和应用

2010-03-24 09:50:37

  反渗透工艺的原理和应用

  反渗透技术是当今先进节能有效的分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的压力作用下,借助于只允许水透过而不允许其他物质透过的半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分离。利用反渗透膜的分离特性,可以有效地去除水中的溶解盐、胶体、有机物、细菌、微生物等杂质。具有能耗低、无污染、工艺先进、操作维护简便等优点。

  1. 反渗透膜的应用现状

  在各种膜分离技术中,反渗透技术是近年来国内应用成功、发展快、普及广的一种,估计自1995年以来,反渗透膜的使用量每年平均递增20%,根据保守的统计,1999年工业反渗透膜元件的市场供应量为8英寸膜一万六千支,4英寸膜二万六千支。

  国内反渗透膜工业应用的大领域仍为大型锅炉补给水,各种工业纯水、饮用水的市场规模次之,电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保、冶金、纺织等行业的膜应用也都形成了一定规模。今后有潜力的应用领域有发电厂冷却循环水的排污水处理、大型海水淡化、苦咸水淡化、大型市政及工业废水处理等。

  2. 反渗透膜新进展及发展趋势

  2.1 超低压膜

  由于节省电能消耗和降低相关机械部件的压力等级引起材料费下降等优点,自1996年以来超低压膜的应用比重日益增大,这在以使用4英寸膜为主的小型装置中应用为突出,以目前国内大反渗透膜供应商美国海德能公司为例,近两年售出的4英寸膜的80%为超低压膜,大型装置中应用超低压膜也呈大幅上升趋势,目前国内使用超低压膜的大装置的产水量为650吨/小时。

  2.2 低污染膜

  膜污染是反渗透应用中的大危害,它不仅缩短膜使用寿命、增加运行费用,还直接影响膜系统的高效、连续运行。目前已有几种抗污染性能强、使用寿命长、清洗频度低且易清洗的低污染膜问世。

  2.3 带正电荷的反渗透膜

  现在广泛应用的低压、超低压复合膜的材质均为芳香族聚酰胺,其膜表面均带有负电荷,现已有膜厂家开发出表面带正电荷的低压复合膜,这种膜现主要应用于制备高电阻率的高纯水系统中,在日本,日东电工公司生产的正电荷膜ES10C已在半导体行业的三级反渗透系统中实现10~15兆欧电阻率的高纯水,在韩国的现代电子公司的三个生产厂的合计终产水800吨/小时的三级反渗透系统的产水电阻率为8~9兆欧。在国内上海某半导体厂的170吨/小时的三级反渗透系统也达到上述指标。另外在国内一些制药厂的5~20吨/小时规模的两级反渗透系统中也实现了反渗透产水电阻率为1~4兆欧。2000年国内制药行业将投产20套这样的反渗透系统。

  2.4 耐高温、食品级、卫生级反渗透膜

  普通的水处理用反渗透膜的使用温度均为0~45℃,但在需要耐90℃高温杀菌的特殊场合,可使用耐高温、耐化学药品的反渗透膜。此外,各种有特殊膜元件结构的食品级或卫生级的反渗透膜也开始在国内得到应用。

  3. 海水淡化膜应用现状及新进展

  国外已有多套日产水量为10万吨级以上的反渗透海水淡化装置,目前正在运行的大型卷式膜海水淡化装置的单机能力多为日产水量6000吨。国内目前已建成和正在建设的反渗透海水淡化装置的规模为日产水量350~2500吨,国外单段反渗透海水淡化的水利用率高45%,国内目前多为35%,另国内渔船上装载的反渗透海水淡化机多用直径2.5英寸的小型膜元件。目前国内有批量生产海水淡化装置经验的公司不超过10家,正在河北建设的日产水量18000吨的“亚海水”脱盐装置是国内大的使用海水淡化膜的反渗透装置。今后国内海水淡化膜的应用将进入一个新时期,不久的将来,我国也会建设日产水万吨级的海水淡化装置,此外国内已开始商业生产海水淡化反渗透膜元件。

  日本的三家膜公司已开发出可耐9.0MPa以上压力的海水淡化膜,使用此种膜,日本的水处理工程公司已在西班牙建造了水回收率高达60%的两段反渗透海水淡化装置。目前在日本福冈,已开始建设日产水五万八千吨的高回收率反渗透海水淡化装置。美国海德能公司已开始在大型饮用水项目上,提供对硼离子有高脱除率的海水淡化膜。

  反渗透设备应用领域:

  =电子工业用水 集成电路、硅晶片、显示管、电极箔等电子元件冲洗水

  =制药行业用水 大输液、针剂、片剂、生化制品、设备清洗等

  =化工行业工艺用水 化工循环水、化工产品制造、化肥等

  =电力行业锅炉补给水 火力发电锅炉、厂矿中低压锅炉动力系统

  =食品工业用水 应用纯净水、饮料、啤酒、白酒、保健品等

  =海水、苦咸水淡化 海岛、舰船、海上钻井平台、苦咸水地区

  =饮用纯净水 房产物业、社区、企事业单位等

  =其它工艺用水 汽车、家电产品涂装、镀膜玻璃、化妆品、精细化学品、印染等。

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