反渗透膜
“反渗透法”是目前海水淡化中最有效、最节能的技术。它的装置包括去除浑浊物质的前处理设备、高压泵、反渗透装置、后处理设备、浓缩水能量回收器等。反渗透装置是其关键,而它的核心则是反渗透膜。
反渗透指的是沿与溶液自然渗透方向相反的方向进行的渗透,即溶剂从高浓度向低浓度溶液进行渗透。生物体内,膜是不同组织间的屏障。物质交换时,它只允许其中的某些通过,而排斥其他。这种对物质具有一定选择能力的膜叫做半透膜。假设有一张膜只允许淡水通过,把它放在淡水和盐水中间,在自然状态下,淡水会透过半透膜稀释盐水来减小浓度差,当高度相差一定程度时,渗透会自动停止(这个高度差产生的压强称为“渗透压”)。如果在盐水一边施加压强,使它大于渗透压,盐水中的水分子就摘迫渗人淡水一方,这就是反渗现象。只要保持足够的压强,并及时取走淡水,盐水中的水分子源源不断地透过半透膜进入淡水中,盐分就被“过滤”掉了。所谓渗透膜就是利用反渗透原理进行分离的液体分离膜。具体的说,反渗透膜上有许多小孔,孔的大小只允许水分子通过,盐类和杂质分子都比孔大而无法通过 -- 多像个筛子呀。
反渗透膜的优点是装置结构紧凑、安装简单、操作简便、能耗低,并可在常温下操作,易于工业化生产。制膜技术的关键是选择最佳材料,使其适于大规模工业化生产。孔的尺寸也是个重要因素,要让它小到最小的细菌和病毒都无法通过,才能保证水的纯净。80年代发明的复合膜,由超薄反渗透膜、多孔支撑层、织物增强自叠加而成,透水量极大,除盐率高达99%,是理想的反渗透膜。
反渗透膜在分离小分子有机化合物时也特别有效,因此对有机化工、酿造工业、三废处理等领域也得到了很好的应用。
新的反渗透膜元件通常浸润1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后贮存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情况下,贮存1年左右,也不会影响反渗透膜寿命和性能。当塑料袋开口后,应尽快使用,以免因NaHSO3在空气中氧化,对元件产生不良影响。因此膜应尽量在使用前开封。
设备试机完后,我们两种方法保护反渗透膜。设备试机运行两天(15~24h),然后采用2%的甲醛溶液保养;或运行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液进行保养反渗透膜(应排尽设备管路中的空气,保证设备不漏,关闭所有的进出口阀)。两种方法均可得到满意的效果,第一种方法成本高些,在闲置时间长时使用,第二种保养反渗透膜的方法在闲置时间较短时使用。
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