您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
什么是反滲透?
反滲透是利用反滲透膜選擇性地只透過溶劑(通常是水)而截留離子物質(zhì)的性質(zhì)，以膜兩側(cè)靜壓差為推動力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過反滲透膜而實(shí)現(xiàn)對液體混合物進(jìn)行分離的膜過程。
（一）反滲透原理
圖５－３２ 滲透過程示意
在溫度一定的條件下，若將一種溶液與組成這種溶液的溶劑放在一起終的結(jié)果是溶液總會自動地稀釋，直到整個(gè)體系的濃度均勻一致為止。但如果用一張固體膜將溶液和溶劑隔開，并且這種膜只能透過溶劑分子而不能透過溶質(zhì)分子，假定膜兩側(cè)壓力相等，則溶劑將從純?nèi)軇﹤?cè)透過膜到溶液側(cè)，這就是滲透現(xiàn)象，如圖５－３２(a)所示。滲透的結(jié)果是使溶液液柱上升，直到系統(tǒng)達(dá)到動態(tài)平衡，溶劑才不再流人溶液側(cè)，此時(shí)溶液上升高度產(chǎn)生的壓力為ρｇｈ即為滲透壓，以△Л表示，如圖５－３２(b)所示。若在溶液側(cè)加大壓力，△Ｐ＞△Л，則溶劑在膜內(nèi)的傳遞現(xiàn)象將發(fā)生逆轉(zhuǎn)，即溶劑將從溶液側(cè)透過膜向溶劑側(cè)流動，使溶液增濃，這就是反滲透現(xiàn)象，如圖５－３２(c)所示。這樣可以利用反滲透現(xiàn)象截留溶質(zhì)，而獲取溶劑，從而達(dá)到分離混合物的目的。
（二）反滲透膜
反滲透膜多為致密膜、非對稱膜和復(fù)合膜，常用醋酸纖維、聚酰胺等材料制成，圖5-33所示為典型的醋酸纖維非對稱膜的結(jié)構(gòu)示意。它是由表面活性層、過渡層和多孔支持層組成的非對稱結(jié)構(gòu)膜，總厚度約為100左右。表面層結(jié)構(gòu)致密，其中孔隙直徑小，約0.8—2nm，厚度占膜總厚度的1％以下，多孔層呈海綿狀，其中孔隙約為噢0.1一0.4µm。過渡層則介于兩者之間。
圖5-33 典型的醋酸纖維非對稱膜結(jié)構(gòu)示意
（三）反滲透器
常用的反滲透器主要有板框式、管式、螺旋卷式及中空纖維式。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖５－３４
～５－３７ 所示。
１．板框式 板框式膜組件是膜分離z早問世的一種膜組件形式，其外觀很像普通
的板框式壓濾機(jī)。圖５—3４所示為板框式膜組件構(gòu)造示意圖，圖５—３５為緊螺栓式板框式反滲透膜組件。多孔支撐板的兩側(cè)表而有孔隙，其內(nèi)腔有供透過液流通的通道，撐板的表面和膜經(jīng)黏結(jié)密封構(gòu)成板膜。
圖 ５－３４ 板框式膜組件構(gòu)造示意圖（ＤＤＳ公司，ＲＯ型）
圖 ５－３５ 緊螺栓式板框構(gòu)造型膜組件
１－承壓板?。玻ぁ。常o固螺栓?。矗h(huán)形墊圈 ５－膜?。叮嗫装?/span>
２．螺旋卷式 螺旋卷式(簡稱卷式)膜組件在結(jié)構(gòu)上與螺旋板式換熱器類似，如圖５—３６和圖５—３７所示。在兩片膜中夾入一層多孔支撐材料，將兩片膜的三個(gè)邊密封而黏結(jié)成膜袋，另一個(gè)開放的邊沿與一根多孔的透過液收集管連接。在膜袋外部的原料液側(cè)再墊一層網(wǎng)眼型間隔材料(隔網(wǎng))，即膜—多孔支撐體—原料液側(cè)隔網(wǎng)依次疊合，繞中心管緊密地卷在一起，形成一個(gè)膜卷，再裝進(jìn)圓柱形壓力容器內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)螺旋卷式膜組件。使用時(shí)，原料液沿著與中心管平行的方向在隔網(wǎng)中流動，與膜接觸，透過膜的透過液則沿著螺旋方向在膜袋內(nèi)的多孔支撐體中流動，后匯集到中心管中而被導(dǎo)出，濃縮液由壓力容器的另一端引出?！ ?進(jìn)口電磁流量計(jì))
圖５－３６ 螺旋卷式反滲透膜組件
１，2，3，－中心管；４，７－膜；５－多孔支撐材料；６－進(jìn)料液隔網(wǎng)；８－多孔支撐層；９－隔網(wǎng)
螺旋卷式膜組件的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、單位體積內(nèi)的有效膜面積大，透液量大，設(shè)備費(fèi)用低。缺點(diǎn)是易堵塞，不易清洗，換膜因難，膜組件的制作工藝和技術(shù)復(fù)雜，不宜在高壓下操作。
圖５－３７ 螺旋卷式反滲透器
１－端蓋；２－密封圈；３－卷式膜組件；４－連接器；５－耐壓容器
３．圓管式 圓管式膜組件的結(jié)構(gòu)類似管殼式換熱器，如圖５—３８所示。其結(jié)構(gòu)主要是把膜和多孔支撐體均制成管狀，使兩者裝在一起，管狀膜可以在管內(nèi)側(cè)，也可在管外側(cè)。再將一定數(shù)量的這種膜管以一定方式聯(lián)成一體而組成。
管式膜組件的優(yōu)點(diǎn)是原料液流動狀態(tài)好，流速易控制；膜容易清洗和更換；能夠處理含有易懸浮物的、黏度高的，或者能夠析出固體等易堵塞液體通道的料液。缺點(diǎn)是設(shè)備投資和操作費(fèi)用高，單位體積的過濾面積較小。進(jìn)口電磁流量計(jì)
圖５－３８ 圓管式膜組件
１－孔外襯管；2－膜管；３－滲透液；４－料液；５－耐壓端套；
６－玻璃鋼管；７－淡化水收集外殼；８－耐壓端套
４．中空纖維式 中空纖維式膜組件的結(jié)構(gòu)類似管殼式換熱器，如圖５—３９所示。中空纖維脂組件的組裝是把大量(有時(shí)是幾十萬或更多)的中空纖維膜裝入圓筒耐壓容器內(nèi)。通常將纖維束的一端封住，另一端固定在用環(huán)氧樹脂澆鑄成的管板上。使用時(shí)，加壓的原料由膜件的一端進(jìn)入殼側(cè)，在向另一端流動的同時(shí)，滲透組分經(jīng)纖維管壁進(jìn)入管內(nèi)通道，經(jīng)管板放出，截留物在容器的另一端排掉。中空纖維式膜組件的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備單位體積內(nèi)的膜面積大，不需要支撐材料，壽命可長達(dá)５年，設(shè)備投資低。缺點(diǎn)是脂組件的制作技術(shù)復(fù)雜，管板制造也較困難．易堵塞，不易清洗。進(jìn)口轉(zhuǎn)子流量計(jì)
圖５－４０ 杜邦公司中空纖維式反滲透膜組件示意
１－鹽水收集管；２，６－Ｏ形圈；３－蓋板（料液端）；４－進(jìn)料管；５－中空纖維；
７－多孔支撐板；８－蓋板（產(chǎn)品端）；９－環(huán)氧樹脂管板；１０－產(chǎn)品收集器；
１１－網(wǎng)篩；１２－環(huán)氧樹脂封關(guān)；１３－料液總管
５．毛細(xì)管式 毛細(xì)管式膜組件由許多直徑為０．5—1．5mm的毛細(xì)管組成，其結(jié)構(gòu)如圖5—41所示，科液從每根毛細(xì)管的中心通過，透過液從毛細(xì)管壁滲出，毛細(xì)管由紡絲法制得，無支撐。
圖5-41 毛細(xì)管式膜組件示意
6．槽式 這是一種新發(fā)展的反滲透組件，如圖5—42所示，由聚丙烯或其他塑料擠壓而成的槽條，直徑為3mm左右，上有3—4個(gè)槽構(gòu)，槽條表面織編上滌綸長絲或其他材料，再涂刮上鑄膜液，形成膜層，并將槽條一端密封，然后將幾十根至幾百根槽條組裝成一束裝人耐壓管中，形成一個(gè)槽條式反滲透單元。進(jìn)口轉(zhuǎn)子流量計(jì)
圖5－４２ 槽式膜組件示意
１－膜；２－滌綸紡織層；３－槽條膜；４－耐壓管；５，８－橡膠密封；
６－端板；７－套封；９－多孔支撐板