化工行业论文000.docx
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化工行业论文000.docx
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化工行业论文000
酒泉职业技术学院
毕业设计(论文)
2008级石油化工生产技术专业
题目:
浅析反渗透技术_
毕业时间:
2011年6月
学生姓名:
惠小刚
指导教师:
孔祥波
班级:
08石化
(1)班
2011年3月20日
酒泉职业技术学院08届各专业
毕业论文(设计)成绩评定表
姓名
惠小刚
班级
08石化
(1)班
专业
石油化工生产技术
指导教师第一次指导意见
选题合适,内容能够联系实际,请认真查找资料,要有一定的前沿性、可借鉴性;内容要组织合理,格式要符合要求(请按毕业设计要求做)。
2011年3月17日
指导教师第二次指导意见
1.论文缺总结没加上;内容较完善,结构较完整。
2.格式还有问题,没有完全按照毕业格式要求排版,如:
字号、序号等;
2.论文在撰写过程中要有自己的东西,自己的收获。
2011年4月1日
指导教师第三次指导意见
1.内容基本完善,结构基本完整;
2.还有部分格式不正确。
请认真审核自己的内容。
2011年4月5日
指导教师评语及评分
成绩:
签字(盖章)年月日
答辩小组评价意见及评分
成绩:
签字(盖章)年月日
教学系毕业实践环节指导小组意见
签字(盖章)年月日
学院毕业实践环节指导委员会审核意见
签字(盖章)年月日
一.反渗透及反渗透膜………………………………………………………………………3
(一)反渗透膜的原理,结构,效果……………………………………………………4
(二)反渗透技术的特点…………………………………………………………………5
二.反渗透膜技术在家用纯水机中的应用………………………………………………5
(一)反渗透膜分离原理及性能…………………………………………………………5
(二)反渗透膜与其他膜分离的比较……………………………………………………6
(三)反渗透运行系统中需注意的几个问题……………………………………………6
(四)反渗透法治水的优越性……………………………………………………………7
(五)世界首款无压力桶纯水机特点……………………………………………………7
三.反渗透膜技术在阻垢剂方面的应用…………………………………………………7
(一)PPTSr1000反渗透专用阻垢剂-高BaSr专用型……………………………7
(二)PPT900反渗透专用阻垢剂-高铁专用型………………………………………8
(三)PPT196反渗透专用阻垢剂-地表水专用型……………………………………9
(四)PPT100反渗透专用阻垢剂-井水专用型………………………………………10
(五)PPT5000反渗透专用阻垢剂(通用型)………………………………………11
四.反渗透膜的评价指标及影响因素……………………………………………………12
(一)评价指标……………………………………………………………………………12
(二)影响因素……………………………………………………………………………13
五.膜组件化学清洗………………………………………………………………………14
(一)膜元件重度污染的原因及特征……………………………………………………14
(二)膜元件的保护………………………………………………………………………15
(三)重度污染膜的离线清洗要求………………………………………………………16
(四)膜元件离线清洗方式及步骤………………………………………………………16
(五)海德能(HydecanmeTM)HY4反渗透膜专用清洗剂………………………………16
六.反渗透元件……………………………………………………………………………18
总结…………………………………………………………………………………………25
致谢…………………………………………………………………………………………26
参考文献……………………………………………………………………………………27
浅析反渗透技术
摘要:
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。
反渗透的高,单只膜的脱盐可达99%,单级反渗透系统脱盐一般可稳定在90%以上,双级反渗透系统一般可稳定在98%以上。
由于反渗透能有效去除细菌等微生物、有机物,以及金属元素等无机物,出水水质极大地优于其它方法。
反渗透制纯水运行成本及人工成本低廉,减少环境污染。
减缓了源水水质波动而造成的产水水质变化,从而有利于生产中水质的稳定,这对纯水产品质量的稳定有积极的作用。
可大大减少后续处理设备的负担,从而延长后续处理设备的使用寿命。
从而得到了广泛的应用。
Abstract:
Thereverseosmosisisthe60'sdevelopedanewmembraneseparationtechnology,istorelyonreverseosmosismembraneunderpressuresothatthesolutionofsolventandsoluteintheseparationprocess.Reverseosmosisdesalinationrate,singlemembranedesalinationrateof99%,single-stagereverseosmosisdesalinationsystemisgenerallystableat90%,two-stagereverseosmosisdesalinationsystemisgenerallystableat98%.Sincereverseosmosiscaneffectivelyremovebacteriaandothermicro-organisms,organicmatterandmetalelementssuchasminerals,waterqualitysignificantlybetterthanothermethods.Reverseosmosiswatersystemoperatingcostsandlowlaborcosts,reduceenvironmentalpollution.Sourcewaterqualityduetoslowfluctuationsinproductioncausedbychangesinwaterquality,thuscontributingtothestabilityofproductionquality,whichisthestabilityofwaterqualityhasapositiveeffect.Follow-upcansignificantlyreducetheburdenofprocessingequipment,processingequipment,thusextendingthelifeofthefollow-up.Whichhasbeenwidelybeused.
关键词:
反渗透反渗透膜膜元件机理应用
Keywords:
reverseosmosis,reverseosmosismembranes,membraneelements,mechanism,applications
一、反渗透及反渗透膜
反渗透,英文为ReverseOsmosis,它所描绘的是一个自然界中水分自然渗透过程的反向过程。
早在1950年美国科学家DR.有一回无意中发现海鸥在海上飞行时从海面上吸起一口海水,隔了几秒后吐出小口的海水。
他由此而产生疑问:
陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水,那为什么海鸥就可以饮用海水呢?
这位科学家把海鸥带回了实验室,经过解剖发现在海鸥口腔位置有一层薄膜,该薄膜构造非常精密。
海鸥正是利用了这薄膜把海水过滤为可饮用的淡水,而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外。
这就是以后渗透法(ReverseOsmosis简称R.O)的基本理论架构。
对透过的物质具有选择性的薄膜成半透膜。
一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。
当把相同体积的稀溶液(如淡水)和浓液(如海水或盐水)分别置于同一容器的两侧,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。
反渗透法最早使用于美国太空人将尿液回收为纯水使用。
医学界还以反渗透法的技术用来洗肾(血液透析)。
反渗透膜可以将重金属、农药、细菌、病毒、杂质等彻底分离。
整个工作原理均采用物理法,不添加任何杀菌剂和化学物质,所以不会发生化学变相。
并且反渗透膜并不分离溶解氧,所以通过此法生产得出的纯水是活水,喝起来清甜可口。
渗透现象早存在于自然界中,但直到1748年,Noll发现水能自然的扩散到装有酒精溶液的锗膀胱内,人类才发现了渗透现象。
自然的渗透过程中,溶剂通过渗透膜从低浓度向高浓度部分扩散;而反渗透是指在外界压力作用下,浓溶液中的溶剂透过膜向稀溶液中扩散,具有这种功能的半透膜称为反渗透膜,也称RO(ReverseOsmoses)膜。
从反渗透过程的传质机理及模型来说,主要有三种学说:
⑴ 现象学模型
⑵ 溶解-扩散模型
⑶ 优先吸附-毛细孔流模型
这些理论都不能独自完美的解释反渗透现象的原理。
虽然人们还没有揭示反渗透现象本质,但是却不妨碍人们去利用反渗透现象,研制出性能优良的反渗透膜,为人类造福。
反渗透膜的一个特点就是,无法制造出完美的膜,即脱率为100%的膜,尽管它对无机盐和分子量大于100的有机物的脱率可以达到98%以上。
目前可以制造出反渗透膜的脱率最高可达到99.9%。
(一)反渗透膜的原理、结构、效果
RO(ReverseOsmosis)反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术,其孔径小至纳米级(1纳米=10-9米),在一定的压力下,H2O分子可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓的水来严格区分开来。
反渗透装置主要由高压泵、反渗透膜和控制部分组成。
高压泵对源水加压,除水分子可以透
过RO膜外,水中的其它物质(矿物质、有机物、微生物等)几乎都被拒于膜之外无法透。
反渗透工作原理是对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。
当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透。
当渗透达到平衡时,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压差,此压差即为渗透压。
渗透压的大小取决于溶液的固有性质,即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。
若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时,溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反开始,先从浓液的向稀溶液一侧流动,这一过程称为反渗透。
反渗透是渗透的一种反向迁移运动,是一种在压力驱动下,借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法,它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩,其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中,用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除,以获得高质量的纯净水。
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,反渗透膜如以膜的材料化学组成来分,主要有纤维素膜和非纤维素膜两大类。
如按照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至8埃,故可以除极细的粒子,而多孔支撑层中的孔径很大,约有几千埃,故该种不对称结构又称为非对称膜。
在反渗透操作中,醋酸纤维素的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。
非纤维素类以芳香聚酷胺为主要品种,其他还有聚乙酰胺,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。
聚积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2000μm。
(二)反渗透技术的特点
⑴反渗透的效率高,单向可达到99%,单级反渗透系统率一般可稳定在90%
以上,双级反渗透系统效率一般可稳定在98%以上。
⑵由于反渗透能有效去除细菌等微生物、有机物,以及金属元素等无机物,出水水质
极大地优于其它方法。
⑶反渗透制纯水运行成本及人工成本低廉,减少环境污染。
⑷减缓因为源水水质波动而造成的产水水质变化,从而有利于生产中水质的稳定,这对纯水产品质量的稳定有积极的作用。
⑸可大大减少后续处理设备的负担,从而延长后续处理设备的使用寿命。
二、反渗透膜技术在家用纯水机中的应用
(一)反渗透膜分离原理及性能
用一张半透膜净稀薄溶液(如纯水)与浓厚溶液(如盐水)隔开,稀薄溶液会向溶液渗透并保持相应的渗透压,此现象称为渗透现象。
如在浓厚溶液处施压大于该渗透压力,则浓厚溶液会向稀薄溶液一侧渗透,此现象称为反渗透现象。
反渗透摸技术是目前国公认的高新技术,它借助外加压力使溶液中的溶剂透过半透膜而阻留某些溶质,它是进行分浓缩和提纯的一种有效手段。
反渗透膜表面微孔尺寸一般在0.0001微米左右,它能有除微粒、胶体、细菌、致热源及有机物和绝大部分离子。
目前我公司产品使用的是世界最先进的逆渗透膜,技术水准高,因此反渗透装置性能领先于国内新产品。
该膜的性能指标如下:
脱盐率:
≥95%
操作压力:
0.3~0.6Mpa
PH使用范围:
2~10使用寿命:
2~3年
(二)反渗透膜与其它膜分离的比较
反渗透和超滤、微滤都是在膜两侧静压差推动力的作用下分离液体混合物的膜过程,组成了一个可分离固态微粒到离子的三级膜分离过程。
分离效果如表2.1所示:
表2.1
反渗透
超滤
微滤
粒子过滤
常见对应物质
原子、金属离子、水溶性盐、糖类
干馏物、炭黑、病毒、烟灰、胶体、细菌
漆颜料、伤肺尘埃、细菌
细菌、人发、沙料、花粉、面粉
可分离粒子尺寸范围(um)
<0.002
0.0015~1.2
0.09~1.2
>1.1
(三)反渗透系统运行中须注意的几个问题
为确保反渗透系统长期稳定运行,应特别注意以下几个问题:
⑴预处理
地表水悬浮杂质和胶体含量较高,需要完善的预处理系统,一般须采用计量投絮凝剂(如碱式氯化铝等)、助凝剂(如聚丙烯酰胺),结合多介质精砂过滤器(滤速须控制在8m/h以下,砂粒径为0.4~0.6mm)、活性炭吸附器(主要用于去除活性余氯及有机物),后面用一至两道精滤(本公司设计的装置用两道精滤)来进行保护。
由于原水质量有波动,因此絮凝剂投加量须根据具体水质进行调整,过多、过少都不利于去除悬浑杂质及胶体,同时须注意水温的变化,经精砂过滤、活性炭吸附、两道精滤后,出水一般浊度可达≤0.3NTU,SDI(污染指数)<4。
对预处理系统,应定期对多介质精砂过滤器进行反冲,定期更换滤芯。
在活性炭吸附器工作6个月后,应每隔15天对其测定一次(有测试试纸),观察是否失效,若吸附失效应及时更换活性炭。
⑵膜的清洗与维护
当RO系统出现污染倾向、长时间停运这前、或按计划进行常规保养时,应对其进行清洗。
当出现下列污染特征(标准化后产水量下降10%~15%时,标准化后产水水质下降10%~15%,或者给水与浓水间的压降增加10%~15%)时,RO系统就需要清洗了。
RO系统出现污染而需要清洗的频率因地点而不同,一般清洗频率是3至12个月一次。
基本的清洗方法有:
1、用给水或产品水进行低压冲洗,以去除设备运行时的浓水和污染物。
⑶按制造商的说明更换RO膜或机器自动冲洗(在此前须根据具体情况确定污染种类)一旦设备的所有各段均清洗完毕后,RO装置即可重新投入运行。
一旦更换新的膜元件,通常的产水水质要用数小时甚至几天的时间才能稳定下来。
(四)反渗透法制水的优越性
反渗透法制水有着传统的全离子法无法比拟的优越性能,其产水水质稳定,能去除全离子法不能去除的细菌、有机物等;可延长离子交换设备再生产周期约30倍,节省大量酸碱;运行费用较全离子法低四分之三;全离子法需手动操作,对生产现场的环境影响较大,而反渗透装置能全自动连续运行,且无任何滴漏现象。
上海林堂鸟水处理设备有限公司系一家专业从事水处理设备生产、销售的综合性外商独资企业。
公司本着“优质、服务、信誉、创新”的宗旨,将一如既往的坚持以“优质的品质,一流的服务,过硬的信誉,不断的创新”的原则。
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(五)世界首款无压力桶纯水机特点
单膜系统——采用目前世界上最先进的低压大流量反渗透膜元件,一支2812膜元件即可达到原有400GPD纯水机80%的产水量,是传统50GPD机型的6倍以上;
无压力桶——机器产水量可媲美压力桶机型流量,打开龙头即可获取高品质饮用水,即开即饮,健康安全,彻底解决了压力桶机型存在的纯水储存时间较长、受压力桶材质影响可能出现异味甚至亚硝酸盐和微生物污染等诸多问题,实现真正意义上的“纯水”;
节水节能——1:
2废水比,冲洗时间短,节水40%;
超大流量——现有50加仑机器流量6倍,超过普通50加仑纯水压力桶流量,纯水流量约0.7L/min~1.2L/min(视进水温度而定);
超长寿命——膜元件寿命是现有50GPD膜元件的2倍以上(视实际用水量而定);
结构简单——单级系统,体积小,便于安装,高压泵为选配件(高水压地区自来水可直接驱动反渗透膜元件产水);
三、反渗透膜技术在阻垢剂方面的应用
(一)PPTSr 1000 反渗透专用阻垢剂-高Ba、Sr专用型
PPTSr 1000是高效液体阻垢/分散剂,用于控制膜分离系统中硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐及氧化铁沉淀造成的结垢,研究数据表明它对Si的控制可达240mg/L,可适用于不同水源,PPTSr1000中的分散性高分子聚合物专门用来防止Ba、Sr、及氧化铁的沉积。
使用此阻垢/分散剂可延长系统清洗周期,使膜寿命延长而降低运行成本,PPTSr1000已广泛应用于反渗透系统中。
产品特点:
有效的控制硅、碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶的结垢,浓水硅盐的浓度达240mg/L,LSI达3.0结垢。
有足够的分散能力,以分散膜表面阻塞微粒。
适用于所有的膜。
在很宽的给水pH范围内有效,pH为5~9.5。
与进水中的铝和铁氧化物兼容。
可直接投加或稀释投加。
液体产品,稀释简便。
投加要求:
加药点:
为了达到最大的效能,PPTSr 1000 最好在保安过滤器之前投加。
加药量:
根据进水盐度、温度和回收率,通过软件计算出一个参考的加药量,再根据特定的水系条件确定一个合适的加药量。
稀释 :
产品浓缩首先稀释3倍成标准溶液,标准液可以直接投加或稀释投加,稀释要用反渗透产水或者除盐水,稀释倍数应不超过10。
产品特性:
外观:
琥珀色液体
比重:
1.20±0.05
pH :
2.0±0.5
凝固点:
-15℃
有效期:
4年
最低存放温度:
-12℃
(二)PPT900反渗透专用阻垢剂-高铁专用型
PPT900是高效的液体阻垢分散剂,用于控制膜分离系统中碳酸盐、硫酸盐及氧化铁沉淀造成的结垢,可适用于不同水源,特别对高铁水质的效果最佳,PPT900结合了高效铁分散剂及聚合物来防止硬度及氧化铁沉淀,使用此阻垢/分散剂可延长系统清洗周期,使膜寿命延长而降低运行成本。
PPT900已广泛应用于反渗透系统中。
特别要注意,如果原水中含有较高的铁时,长期运行会在反渗透膜表面沉积造成污染。
使用此阻垢/分散剂可延长系统清洗周期,使膜寿命延长而降低运行成本。
产品特点:
有效的控制碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶结垢,浓水侧LSI达3.0仍不结垢。
具有极强的分散能力,以分散膜表面阻塞微粒。
适用于所有主要的膜。
进水的pH值从5-9属有效范围。
与进水中的铝和铁氧化物兼容。
可直接投加或稀释投加。
液体产品,稀释简便。
使用说明:
加药点:
为了达到最大的效能,PPT900最好在保安过滤器之前投加。
加药量:
根据进水盐度、温度和回收率,通过软件计算出一个参考的加药量,再根据特定的水系
条件确定一个合适的加药量。
稀释:
可以直接投加或稀释投加,稀释要用反渗透产水或者除盐水,稀释倍数应不超过10。
产品特性:
外观:
清澈琥珀色液体
比重:
1.15±0.05
pH :
2.5±0.5
凝固点:
-10℃
有效期:
4年
最低存放温度:
-10℃
包装规格:
PPT900是液态,包装形式为 20公斤/桶及 230公斤/桶。
(三)PPT196 反渗透专用阻垢剂-地表水专用型
PPT196是高效的液体阻垢/分散剂,用于控制膜分离系统中碳酸盐、硫酸盐及氧化铁沉淀造成的结垢,可适用于不同水源,特别适用于地表水。
PPT196 可以防止硬度和氧化铁沉淀,此种高效阻垢/分散剂的配方是专为与PAC、ST及其它有机絮凝剂兼容所设计的。
特别要注意是,您所使用的絮凝剂是否与阻垢/分散剂兼容,否则,会造成反渗透膜阻塞。
使用此阻垢/分散剂可延长系统清洗周期,使膜寿命延长而降低运行成本,PPT196已广泛应用于反渗透系统中。
产品特点:
与所有絮凝剂兼容。
有效的控制碳酸钙,硫酸钙结垢,浓水侧LSI达3.0仍不结垢。
有足够的分散能力,以分散膜表面阻塞微粒。
适用于所有主要的膜。
进水的pH在5-9属有效范围。
与进水中的铝及铁氧化物兼容。
可直接投加或稀释投加。
液体产品,稀释简便。
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