反渗透基础知识培训

水处理技术培训资料反渗透基础知识培训一、水处理基础知识二、反渗透技术三、纳滤技术四、技术参数五、反渗透膜特性六、影响膜性能的因素七、反渗透系统工艺介绍八、市场情况目录反渗透基础知识培训一、水处理基础知识反渗透基础知识培训1.1缺水水是生命之源，是维持生命的根本。虽然地球表面的绝大部分由水所覆盖，总量近13.8亿吨，但只有7%的水是淡水，其中3%以冰的形式存在于南北两极等，目前还无法使用。中国人均水资源为2632m3/人，是世界平均值的1/4。尤其是中国的北方，可用的水资源只有1200m3/人。由于过量开采地下水，华北平原的地下水位每年平均下降1.5m。由于水位下降，造成地面下沉、海水倒灌等诸多问题。我国617个城市中，有300个城市缺水，50多个严重缺水。北京属严重缺水城市，上海属水质性缺水城市。1、水资源概述水处理基础知识1.2污染全国约有1/3的工业废水和4/5的生活废水未经处理就直接排入江、河、湖、海,使水资源遭到严重的污染。据环保部门监测，全国城镇每天至少有1亿吨污水未经处理就直接排入水体。1.3节约用水综上所述，合理有效地开发和利用水资源，防止水源污染，已是关系到国计民生和可持续发展的当务之急。水处理基础知识2、水的理化性能水的分子式为H2O，是由氢、氧两种元素组成的无机物，相对分子质量为18.015，常温下是无色、无味、无臭的透明液体。水是最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水蒸汽。水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。水处理基础知识2.1天然水的杂质天然水中的杂质，按照其颗粒大小不同可以分为三类：颗粒最大的为悬浮物质，粒径约在10-4mm以上，肉眼可见。这些微粒主要是由泥沙、粘土、原生动物、藻类、细菌以及有机物等组成；其次为胶体物质，粒径在10-4~10-6mm。胶体是许多离子和分子的集合物。天然水中的无机矿物质胶体主要是铁、铝和硅的化合物，有机胶体物质主要是腐殖质；颗粒最小的是离子和分子，称为溶解物质，粒径小于10-6mm，主要是溶解于水中的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。天然水在大自然的循环过程中，无时不与外界接触，在与地面、地层接触时，溶解了土壤和岩石，卷带了各种悬浮物质；水溶解了来自空气的和有机物分解出来的气体；水还经常受到工业废物、排出物、油状物及工艺加工的物料所污染，使水中杂质的成分变得非常复杂。水处理基础知识2.2天然水中的杂质对水质的影响悬浮物质泥沙、粘土：使水浑浊、产生粘泥藻类及原生动物：使水有色度、有臭味、浑浊并产生粘泥细菌：致病、产生粘泥、产生腐蚀其它不溶物质：产生沉积胶体物质溶胶（如硅胶）：致使结垢高分子化合物（如腐殖酸胶体等）：使水浑浊、产生吸附和沉积水处理基础知识水中溶解物质HCO3-、CO32-、OH-：使水具有形成碳酸盐垢的倾向，例如碳酸钙、碳酸镁。SO42-：使水具有形成硫酸盐垢的倾向,例如硫酸钙、硫酸钡。Cl-：产生金属腐蚀。F-：过量可致病。Ca2+、Mg2+：可能形成结垢。Fe3+、Mn2+：产生气味，腐蚀金属，并可能形成氢氧化物沉淀。CO2：降低水的pH。O2：腐蚀金属。水处理基础知识3.1水的浑浊度水中存在的悬浮及胶体状态的微粒使水产生浑浊，其浑浊的程度称为浑浊度。生活饮用水的浑浊度规定不可超过5度。3.2水的硬度水中的钙离子与镁离子同一些阴离子结合在一些，在水加热或浓缩时可能形成水垢。水中的钙与镁的含量和就是水的硬度。用mmol/L表示。通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度，单位为mg/LCaCO3。3.3水的碱度水的碱度是指水中能够接受[H+]与强酸进行中和反应的物质含量。在天然水中，碱度主要由HCO3-的盐类组成。单位为mmol/L。通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度，单位为mg/LCaCO3。3、水处理基础概念水处理基础知识3.4水的pH值水的pH值是表示水中氢离子浓度的负对数值，表示为pH=-Lg[H+]，氢离子的浓度是水的酸碱性的标志，当H+的浓度为10-7mol/L时，水呈中性。H+越多，水的酸性越强，反之水的碱性越强。对应pH表示即为当pH为7时，水呈中性。当pH为0-7时，水呈酸性，为7-14时，水呈碱性。3.5电阻率水的电阻率是指某一温度下，边长为1CM立方体水的相对两侧面间的电阻，其单位为欧姆*厘米（Ω*CM）,一般是表示高纯水水质的参数。电阻率越高表明盐份越少，绝对纯水在25℃的理论值为18.3MΩ*CM,测定值与温度有关，温度越高，电阻率越低，反之越高。水处理基础知识3.6电导率电导率为电阻率的倒数，单位为西门子/厘米（S/CM），由于单位较大，一般用微西门子／厘米（μS/cm），是与水中盐份的多少成一定的关系统，盐份越多，电导率越高。测定值与温度有关，温度越高，电导率越高，反之越低。电导率(μS/cm)=1/电阻率(MΩ*CM)。3.7TDS总溶解固体指水中全部溶质的总量，包括无机物和有机物两者的含量。一般可用电导率值大概了解溶液中的盐份，一般情况下，电导率越高，盐份越高，TDS越高。在无机物中，除开溶解成离子状的成分外，还可能有呈分子状的无机物。由于天然水中所含的有机物以及呈分子状的无机物一般可以不考虑，所以一般也把含盐量称为总溶解固体。水处理基础知识3.8TOC有机化和物都是含炭化合物，所以测出水中的总有机碳（TOC）含量也就能代表水中的有机化合物含量。3.9BOD用于表示水中可生物降解的含碳有机物浓度用于表示水中有机是水中有机物在生物化学需氧氧化过程中（即需氧细菌生长的过程中）所必须吸取的氧量。标准实验的温度为20度，时间为5天，称5日生化需氧量（BOD5）。3.10COD用来表示有机物的含量。是企图把通过氧化剂（标准试剂为浓硫酸为重铭酸钾的沸腾混合物）在短时间（2H以内）内对有机物的氧化作用所需的氧量，用来表示有机物的含量。由于下列原因，COD值一般高于BOD值：（1）无机物的氧化；（2）耐生物降解有机物的氧化。水处理基础知识4、常用单位及换算4.1电导单位：μs/cm(微西门子/厘米)，s/cm（西门子/厘米）1000us/cm=1u/cm4.2电阻单位：MΩ.cm（兆欧.厘米）1MΩ.cm=1μs/cm，两者是倒数关系4.3ppm：百万份之一，浓度单位，与mg/l相等1ppm=1mg/l4.4ppb：十亿分之一，浓度单位1ppm=1000ppb水处理基础知识4.5psi：英制压力单位，磅/平方英寸4.6bar：国际标准组织定义的压力单位，1psi=0.07bar4.7ft：英尺，英制长度单位1ft=30.5cm4.8ft2：平方英尺，英制面积单位1ft2=929cm24.9hp：马力，功率单位1hp=0.746kw4.10kw：千瓦，功率单位1kw=1.34hp水处理基础知识二、反渗透技术反渗透基础知识培训1、渗透与反渗透1.1、什么是渗透?渗透与反渗透1.2、什么是反渗透?反渗透过程是利用外来压力将水分子从较浓溶液经过反渗透膜压迫流向较稀溶液的过程。由此可利用反渗透原理，达到分离溶液内成分的目的。渗透与反渗透2、反渗透技术1748年Nollet发现渗透现象；1920年Van’tHoff建立了稀溶液的完整理论；1953年发现醋酸纤维素类具有良好的半透性；1960年人类首次制成醋酸纤维素反渗透膜；1970年芳香族聚酰胺中空纤维反渗透器问世；1980年全芳香族聚酰胺复合膜及其卷式元件问世；1990年中压、低压、及超低压高脱盐聚酰胺复合膜进入市场，从而为反渗透技术的发展开辟了广阔前景；1998年低污染膜研发成功，进一步扩大了反渗透的应用范围。2.1反渗透膜的发展史反渗透技术介绍2.2反渗透概述反渗透是一项高新膜分离技术，其孔径很小，在0.1nm～1nm之间，它能去除滤液中的离子范围和分子量很小的有机物，如细菌、病毒、热源等。它已广泛用于海水或苦咸水淡化、电子、医药用纯水、饮用蒸馏水、太空水的生产，还应用于生物、医学工程。反渗透技术介绍2.3工作原理反渗透亦称逆渗透（RO）。是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜（或称半透膜）分离出来。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。2.4反渗透特点常温条件下，可以对溶质和水进行分离或浓缩，因而能耗低；杂质去除范围广，可去除无机盐和各类有机物杂质；较高的水回用率；分离装置简单，容易操作和维修反渗透技术介绍2.5应用范围太空水、纯净水、蒸馏水等制备；酒类制造及降度用水；医药、电子等行业用水的前期制备；化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；锅炉补给水除盐软水；海水、苦咸水淡化；造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。反渗透技术介绍2.6反渗透膜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最成功、发展最快、普及最广的一种。估计自1995年以来，反渗透膜的使用量每年平均递增20％；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6000支，4英寸膜26000支。2000年和2010年的市场更为强劲，膜用量一年比一年有较大幅度的提高。据估算，反渗透技术的应用已创造水处理行业全年10亿人民币以上的产值。国内反渗透膜工业应用的最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、环保等行业的应用也形成了一定规模。反渗透技术介绍2.7反渗透膜最新进展超低压膜由于节省电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1999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最为突出，大型装置中应用超低压膜也呈上升趋势，目前使用超低压膜的最大装置的产水量为650吨／小时。低污染膜膜污染是反渗透应用中的最大危害。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。耐高温、食品级、卫生级反渗透膜普通水处理用反渗透膜的使用温度均为0-45摄氏度，但在需要耐90摄氏度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应用。反渗透技术介绍三、纳滤技术介绍反渗透基础知识培训三、纳滤技术介绍纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在200-1000的范围内，孔径为０.5～5纳米，因此称纳滤，它的最大特点在于离子选择性。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。用反渗透技术可生产出纯净水，但反渗透技术耗能高，产水量低，且去掉了几乎所有对人体有效力的微量元素。而纳滤技术则只脱除掉形成水硬度的Ca、Mg离子，而保留了部分盐类和微量元素。此外，纳滤还可以脱除掉绝大部分农药、化肥、清洗剂等化工产品残留物，避免其对人体的危害。美国、日本等国已有效地采用纳滤技术脱除了水中87%～98％的THM的前驱物。3.1纳滤技术简介纳滤技术介绍3.2纳滤的应用(1)饮用水中有害物质的脱除纳滤可用于脱除各种有机物和有害化学物质的“饮用水深度处理”。目前的深度处理方法主要有活性炭吸附、臭氧处理和膜分离。膜分离中的微滤(MF)和超滤(UF)因不能脱除各种低分子物质，故单独使用时不能称之为深度处理。纳滤膜由于本身的性能特点，故十分适用于此用途的应用。美国食品药物管理局(FDA)曾用大型装置证实了纳滤膜脱除有机物、合成化学物的实际效果。纳滤技术介绍(2)软化水处理对苦咸水进行软化、脱盐是纳滤膜应用