反滲透RO(Reverse Osmosis)又稱逆滲透,是當今最先進和最節能有效的膜分離技術。其原理是在高于溶液滲透壓的作用下,依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。
由于反滲透膜的膜孔徑非常小(僅為10A左右),因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等(去除率高達97%-98%)。反滲透是目前高純水設備中應用最廣泛的一種脫鹽技術,它的分離對象是溶液中的離子范圍和分子量幾百的有機物。對膜一側的料液施加壓力,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。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑,即滲透液;高壓側得到濃縮的溶液,即濃縮液。若用反滲透處理海水,在膜的低壓側得到淡水,在高壓側得到鹵水。
反滲透時,溶劑的滲透速率即液流能量N為: N=Kh(Δp-Δπ) ,式中Kh為水力滲透系數,它隨溫度升高稍有增大;Δp為膜兩側的靜壓差;Δπ為膜兩側溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為:π=iCRT 式中i為溶質分子電離生成的離子數;C為溶質的摩爾濃度;R為摩爾氣體常數;T為絕對溫度。
反滲透通常使用非對稱膜和復合膜。反滲透所用的設備,主要是中空纖維式或卷式的膜分離設備。反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質和大分子溶質,從而取得凈制的水。也可用于大分子有機物溶液的預濃縮。由于反滲透過程簡單,能耗低,近20年來得到迅速發展。現已大規模應用于海水和苦咸水(見鹵水)淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理,并與離子交換結合制取高純水,目前其應用范圍正在擴大,已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮、科研、醫藥等諸多領域。
反滲透膜組件及設備如下圖所示:
常見反滲透的工藝流程如下圖所示:
工藝流程描述:
1.原水箱:該裝置防止增壓泵直接抽取管網的水因流量不足及壓力不穩定而損壞增壓泵或影響系統正常運行,原水箱內置進水不銹鋼浮球閥及液位傳感器。大型設備須設置進水電動碟閥。①.浮球閥作用是控制原水進水量,在系統運行時能及時補水。②.液位傳感器有中水位和低水位,作用是控制增壓泵的啟動和停止;當水箱水位處于中水位以上時,增壓泵才能自動啟動;當水箱水位低于低水位時,增壓泵自動停止。
2.增壓泵:為了保證系統供水的流量和壓力恒定而設置,系統原水增壓泵進口品牌——丹麥格蘭富、德國威樂、西班牙亞士霸,免維修機械密封泵,效率高,噪音小,性能穩定可靠。或者選用國內知名品牌——南方特種泵、無錫九陽泵。 原水泵由原水箱水位控制其自動啟、停。
3.預處理(又稱前處理):常用預處理過濾器有不銹鋼過濾器、玻璃鋼過濾器和碳鋼內襯膠過濾器三種。預處理過濾分為多介質過濾、除鐵錳裝置、活性碳過濾和軟化過濾幾部分組成;可采用美國阿圖祖多路閥來自動控制器按照所設定的時間對過濾罐內的濾料進行反沖洗和正沖洗;或者選用手動操作控制。水在精制處理之前,預先進行的初步處理,以便在水的精處理時取得良好效果,提高水質。由于自然界的水都有大量的雜質,如泥沙、粘土、有機物、微生物、機械雜質等,這些雜質的存在,嚴重影響精制水的水質與處理效果,因此必須在精處理之前將一些雜質降低或除去,這就需要預處理。
4.高壓泵及反滲透膜組件:經過預處理后的原水,通過高壓泵打到反滲透RO膜組件,過濾后的純水電導率5μs/cm(RO膜過濾后出水電導=進水電導×除鹽率,一般進口反滲透膜脫鹽率都能達到99%以上,5年內運行能保證97%以上。對出水電導要求比較高的,可以采用2級反滲透,再經過簡單的處理,水電導能小于1μs/cm), 符合國家實驗室三級用水標準。