反滲透膜的技術(shù)原理以及在水處理中的應用
反滲透技術(shù)的核心是反滲透膜。反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜,目前在海水淡化、工業(yè)純水、電子超純水、中水回用、生物制藥、食品工業(yè)的分離濃縮等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。在水資源短缺的今天,反滲透膜在水處理領(lǐng)域的應用顯得尤為重要。“十四五”期間,我國主要省份提出了反滲透膜行業(yè)的發(fā)展目標。其中,北京市“十四五”規(guī)劃中提出到2025年,北京市污水處理率達到98%,消除劣V類水體;江蘇、廣東等省份也都提到推進污水處理設(shè)施和海水淡化的發(fā)展;上海、浙江、江西、福建、四川等省市提到要重點發(fā)展反滲透膜等新材料產(chǎn)業(yè)。下面就來介紹一下反滲透膜的技術(shù)原理以及在水處理領(lǐng)域中的應用,希望對大家有幫助!
反滲透膜的技術(shù)原理
反滲透又稱逆滲透,一種以壓力差為推動力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力,當壓力超過它的滲透壓時,溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑,即滲透液;高壓側(cè)得到濃縮的溶液,即濃縮液。
反滲透膜在水處理領(lǐng)域中的應用
一、反滲透膜在海水淡化中的應用
在水資源日益嚴重短缺的今天,反滲透膜技術(shù)的應用已經(jīng)成為海水淡化領(lǐng)域的利器。反滲透膜技術(shù)是指利用特殊的膜材料,對海水施加壓力,使海水通過膜而保留海水中的鹽分,從而獲得淡水。利用反滲透技術(shù)進行海水淡化,具有適用范圍廣、淡化規(guī)模適中、項目施工時間短等諸多優(yōu)點,反滲透膜具有通量大,產(chǎn)水量高等特點,能夠有效地去除海水中的無機鹽、重金屬離子、有機物細菌及病毒等有害成分,將海水淡化為符合國家生活飲用水標準的優(yōu)質(zhì)水。
二、反滲透膜在制藥用水中的應用
制藥行業(yè)用水的電阻率通常需要≥0.5MΩ·cm(25℃),也就是說,原水需要通過多種方法除去水中的離子來顯著降低其電導率,同時需要減少原水中的細菌及微生物。原水經(jīng)預處理,通常只可除去其中大顆粒懸浮物、硬度、余氯等,采用反滲透膜組件對預處理后的原水進行進一步處理,可將預處理中無法去除的離子、細菌等雜質(zhì)被有效截留在濃水側(cè),得到符合要求的產(chǎn)水。同時為后續(xù)的EDI深度處理提供了有效保證,降低產(chǎn)水參數(shù)的波動。反滲透膜組件處理過程為純物理常溫運行過程、無化學反應,同時設(shè)計在線再生清洗和排污裝置,降低勞動強度和生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。此外,反滲透膜元件填充面積大,系統(tǒng)占地面積小,便于技術(shù)改進、擴建或新建項目,有效降低生產(chǎn)成本和投資成本。
三、反滲透膜在飲料用水中的應用
水是人體必需的物質(zhì),是飲料產(chǎn)品的基本原料。水處理是水質(zhì)成分的變革過程,膜分離技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢在水處理領(lǐng)域中占據(jù)了重要地位。反滲透膜技術(shù)是利用原水中的水分子具有透過分離膜的能力,而溶質(zhì)或其他雜質(zhì)不能透過分離膜,在外力的作用下,對水進行分離、提純、濃縮,以達到提高水質(zhì)的目的。反滲透膜是脫鹽卷式復合膜,孔徑范圍≤1nm,適用于低壓力操作下水的純化,可去除水中各類金屬離子、細菌、熱源及放射性污染物等,脫鹽率可達99.8%以上,使出水水質(zhì)滿足飲料行業(yè)用水需求。
四、反滲透膜在煤化工廢水處理中的應用
我國大多數(shù)煤化工廢水處理工藝相對陳舊,導致出水COD、氨氮仍難以達到環(huán)保標準。高COD和高濃度的氨氮會對人們的正常生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生較大的影響,而懸浮物和總?cè)芙馕餄舛容^高的廢水排放到附近的水源中,將對當?shù)厮吹乃|(zhì)產(chǎn)生不良影響。近些年,膜技術(shù)在處理煤化工廢水方面的性能研究與開發(fā)取得了重大成就。反滲透膜元件采用堅固耐用的耐高壓膜技術(shù),可將傳統(tǒng)防污染膜元件使用壽命延長50%以上。膜層厚度的增加,避免了膜元件因涂裝不均勻而導致的脫鹽率不穩(wěn)定等問題。
五、反滲透膜在造紙廢水處理中的應用
隨著廢水排放標準和回用水要求的不斷提高,造紙廢水的處理越來越受到人們的重視。造紙廢水是一種濃度高、生化性差、毒性大、氣味重、泡沫大、難于處理、容易造成嚴重環(huán)境污染的有機廢水。反滲透膜處理造紙廢水是一種純物理常溫操作過程,無化學反應,能耗低。同時,設(shè)計了在線再生清洗裝置,降低了勞動強度和生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)效率。采出的水比自來水好,主要用于替代造紙機用水、鍋爐給水、循環(huán)冷卻水供應水源。大大減少企業(yè)廢水排放,提高水資源利用率,促進循環(huán)經(jīng)濟,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。反滲透膜組件的填充面積大,系統(tǒng)占地面積小,便于技術(shù)改造、擴建或新建項目,用于造紙廢水處理中,可以有效降低生產(chǎn)成本和運行投資。
六、反滲透膜在化工生產(chǎn)廢水處理中的應用
化工生產(chǎn)廢水含有氰、酚、砷、汞、鎘和鉛等有毒物質(zhì),生化需氧量(BOD)和化學耗氧量(COD)高、pH值不穩(wěn)定,排入水體后會大量消耗水中的溶解氧,導致水域缺氧;廢水中有毒物質(zhì)直接對魚類、貝類和水生植物造成毒害,有毒重金屬還會在生物體內(nèi)長期積累造成中毒,含氮、磷較高的化工生產(chǎn)廢水排入水中后會導致水域氮、磷含量增加,使藻類等水生植物大量繁殖,出現(xiàn)水域富營養(yǎng)化,造成魚類窒息甚至大批死亡。抗污染反滲透膜是一種具有抗污染設(shè)計的新型膜元件,它是由高品質(zhì)的抗污染膜材料制成,能夠有效地凈化被污染的水體??刮廴痉礉B透膜采用寬入口通道,降低了膜元件被污染和堵塞的可能性,與普通的反滲透膜相比,更適合于化工廢水的高效處理,具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
七、反滲透膜在高鹽廢水處理中的應用
高含鹽廢水是指含有機物和至少總?cè)芙夤腆wTDS的質(zhì)量分數(shù)≥3.5%的廢水,包括高鹽生活廢水和高鹽工業(yè)廢水。若未經(jīng)處理直接排放,勢必會對水體生物、生活飲用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水造成巨大危害。傳統(tǒng)方法處理高鹽廢水一般運用蒸發(fā)冷卻結(jié)晶技術(shù),高鹽廢水經(jīng)過加熱蒸發(fā),降低溫度進行冷卻,可出現(xiàn)結(jié)晶鹽物質(zhì),這部分鹽可循環(huán)利用,剩余的大量濃鹽水因其鹽濃度較高,不符合排放標準,必須繼續(xù)進行濃縮處理,而蒸發(fā)結(jié)晶所需能耗高,日常運行成本也較高,一般不推薦使用。反滲透膜技術(shù)作為目前常見的脫鹽技術(shù),與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有高耐用性,高產(chǎn)水量、分離效率高等優(yōu)點,能夠有效的凈化存在生物污染和有機物存在的用水。反滲透膜元件良好的脫鹽效果可使產(chǎn)水效果更為優(yōu)異,更寬的流道對污染物有更高的耐受性。
在我國,反滲透技術(shù)是在多種膜分離技術(shù)中發(fā)展較快、普及較廣和應用較為成功的一種。尤其是在水處理領(lǐng)域,每年都會創(chuàng)造較高的產(chǎn)值。我國各類膜產(chǎn)品的銷售中,反滲透膜占據(jù)了銷售量的一半,是主要的膜產(chǎn)品之一,發(fā)展前景一片大好。通過以上為大家介紹的反滲透在水處理領(lǐng)域中的應用,希望大家對反滲透膜能夠有更深一步的了解,在今后的實踐中得到更好地應用。