鲁达 RO反渗透开发公元：
1950年，美国科学家DR.S.Sourirajan偶然发现海鸥在海上飞行时在海上舀了一口大海水，几秒钟内吐出一口海水，因为陆地上在肺里呼吸的动物绝对不能喝高盐分的海水。通过解剖发现海鸥里面有薄膜。这个薄膜很精密。
1953年，美国佛罗里达大学(Universityof Florida)将其应用于海水淡化除盐设备。
1960年，在美国联邦政府项目的支持下，美国U.C.L.A大学医学院教授Dr.S.Sidney Loeb与Dr为了宇航员的使用，每年投入约4亿美元的经费研究，飞船没有运载大量饮用水，1960年投入研究的学者和专家越来越多，质量和数量更加精密，解决了人类亲水中的难题。
从此，反渗透膜的开发取得了重大突破。
膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到用表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜。操作压力也扩展到高压(海水淡化)膜，中压(醋酸纤维素)膜，低压(复合)膜和超低压(复合)膜。80年代以来，又开发出多种材质的纳滤膜。谁最先提出了反渗透(reverse osmosis，RO)这一术语？有两种说法，一种是由加利福尼亚州立大学洛杉矶分校(UCLA)GeraldHassler研究小组提出，并最早出现在1956年8月的UCLA工程报告中；另一种说法是由佛罗里达大学Charles Reid研究小组提出，并出现在1957年4月的苦咸水研究院的研究开发进度报告中。因为上述两个小组所开展的研究工作是完全独立的，所以无法界定反渗透这个术语到底是谁最先提出。不过“反渗透”对该过程可逆性的准确定义，应该归因于擅长化学工程热力学著名的物理化学家Hassler和Reid。
在超纯水整个工艺过程中，RO装置的运行状况直接决定了后处理装置的使用寿命，是非常关键的设备，后续将设专篇对RO装置做比较深入的介绍。
RO系统脱盐处理过程及结构构造:
一、什么是反渗透?
渗透过程：
正常的渗透的过程是水由较稀溶液通过渗透膜流向较浓溶液,由于渗透膜是只允许小分子(或小部分离子)通过.如果渗透膜两边的小分子浓度不同,渗透膜两边将产生位能差异.较稀溶液拥有较高位能(1), 而较浓溶液拥有较低位能(2).水分子便由高位能侧向低位能侧迁移直至位能达到平衡.即
- 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.
- 由此可利用反渗透原理,达到分离溶液内成分的目的.例如:将水和溶解物质的分离.
二、技术术语
Total Dissolved Solid (TDS)总溶解固体
指有机和无机盐溶解在水中得出的浓度 (单位:ppm 或mg/l)
Feed进水
Permeate 淡水
溶液透过反渗透膜后; 收集而成的溶液, 一般指净化水
Concentrate 浓水
没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液, 其中含有大量的无机盐和有机物
Rejection 脱盐率
溶液中溶质不透过反渗透膜的比例
溶液中溶质透过反渗透膜的比例
Recovery 回收率
淡水與入水之比例
Average Concentration 平均浓度
反渗透膜进水侧溶液的平均浓度
浓水的浓度
没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液的浓度
三、提高系统回收率的方法
方法一: 增加浓水回流
方法二: 增加反渗透膜数量
-为了增加系统回收率, 可增加系统中反渗透膜的数量和段数, 以增加淡水产量.
备注:回收率增加, 淡水水质将下降； 回收率减少,淡水水质将提高
影响淡水产量的因素:
反渗透膜数量
反渗透膜特性
系统操作压力
系统运行温度
进水水质
进水水质与的渗透压力关系:
系统操作压力对渗透通量的影响:
反渗透系统操作压力: 10-40 Bar
若操作压力降低, 渗透通量也将减少；若操作压力升高, 渗透通量也将增加。
系统操作温度对反渗透膜的影响:
1. 反渗透膜运行温度: 5 - 40ºC. 若操作温度降低, 渗透通量也将减少.若操作温度升高,渗透通量也将增加.
2. 一般可粗略认为: 以25ºC为基准,操作温度上升/下降1 ºC, 相应膜元件渗透通量上升/下降3%；
反渗透膜对无机盐的作用
1. 依靠荷点排斥性
一般纯水膜表面都带荷电,同时不同离子带有不同电荷,反渗透膜会对各种离子产生荷电排斥性；
2. 依靠膜孔的筛选性
反渗透膜对有机物的作用:
1. 有机物的脱除率主要决定于有机分子的大小和形状;
2. 携带电荷的有机物,由于荷电排斥作用相对更难透过反渗透膜.
■反渗透膜对正离子的脱盐率：
■反渗透膜对负离子的脱盐率：
■反渗透膜对其他物质的脱除率：
卷式反渗透膜元件结构：
双层复合膜剖视图：
四、影响反渗透产水水质因素：
反渗透预处理系统：
水质主要被以下三种物质影响,因此需要了解并懂得他们:
【总悬浮物质】
砂,胶体,三价铁等.
【总溶解固形物】
钠离子,氯离子,钙离子,两价铁等.
【生物污染】
细菌,热原体,藻类等.
1.预处理系统
2.后处理系统
预处理一: 过滤工艺基础：
目的:去除总悬浮物(TSS),降低RO设备进水SDI值.
典型过滤设备:
双/多介质过滤器:
去除总悬浮物(TSS)的能力达到20微米.
每星期反冲洗一次或压差达10 psid进行反冲洗.
微滤/超滤膜:
用以代替多介质过滤器,提高RO系统的进水水质.
5um保安过滤器:
过滤能力为每十英寸为5gpm.
压差达8psid时进行更换过滤芯.
预处理一: 过滤工艺基础
1. 反渗透系统进水SDI范围:
反渗透系统进水SDI值: <5
反渗透最佳进水SDI值: <3
2. SDI值的计算方法:
SDI ＝100×（1-T0/T15）/15
T0: 第一次测试所需时间 (min)； T15 : 第二次测试所需时间 (min)
SDI测量步骤:
1.将测试膜片小心放在测试膜盒内，用少许水润湿膜片，拧紧“O”形密封圈，将膜盒垂直放置，还应注意膜片有正反面的区别
2.调节进水压力至2.1bar(30psi)并立即计量开始过滤500mL水样的时间t0(通过连续不断的调节，使进水压力始终保持不变)；
3.在进水压力为2.1bar(30psi)下连续过滤15分钟；
4.15分钟后继续记录过滤同样500mL所需的时间t15，保留滤器上的膜片以便作进一步的分析；
5.计算: SDI ＝100×（1-T0/T15）/15；
实际证明: 降低 SDI15的一些预处理技术包括双/多介质过滤器(如石英砂和无烟煤)，超滤和微滤。
预处理一: 双介质过滤法
预处理一: 超滤法
超滤膜过滤原理: 利用膜孔径
超滤膜应用目的:
用以代替多介质过滤器, 提高RO系统的进水水质.
去除细菌, 染料, 大分子有机物, 蛋白质, 悬浮物, 胶体物质.
超滤膜的分类:
中空纤维式--外压式, 内压式
卷式
管式.
在作为RO系统的预处理时, 使用较多为外压式中空纤维超滤膜.
预处理一: 超滤法
中空纤维超滤膜系统
预处理二: 脱氯工艺基础
目的: 去除水中的余氯,以避免余氯对反渗透膜造成不可恢复的损害.
氯和活性炭(C*)的反应:
C*+ HOCl ---> CO + H+ + Cl-
C*+ 2Cl2 + 2H2O ---> 4HCl + CO2
氯和亚硫酸氢钠的反应:
Na2S2O5 + H2O <---> 2Na++ 2HSO3-
Na+ +HSO3-+2H++Cl-+OCl--->Na++SO4-2+3H + 2Cl-
预处理二: 活性炭过滤法
水通过活性炭过滤器的过程类似双介质过滤器.
桶体可采用: FRP, 碳钢衬胶, 不锈钢.
活性炭应进行周期性杀菌, 一般采用蒸气或热水.
活性炭所能去除物质:
颜色和气味
三氯甲烷(THM)
低分子量有机物
预处理二: 活性炭过滤法
预处理二: 亚硫酸氢钠加药法
加注点应位于以下设备前面:
保安过滤芯, 静态混合器, 高压泵.
加注量:
4-6倍进水氯浓度.
10-16倍进水氯胺浓度.
同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物.
通过ORP仪表或氯仪表来检测水中氯含量.
预处理三: 软化工艺基础
软化器特点:
阳离子树脂交换床
Na+ 交换 Mg2+ & Ca2+
树脂的交换能力一般为20K 格令硬度/立方英尺树脂.
桶体尺寸由被处理水的硬度和要求的交换能力来决定.
一般采用普通阀门或多路控制阀来控制.
再生:
控制开采用时间型或流量型或手动启动.
一般采用顺流再生.
预处理三:阻垢剂加药法
通过加注阻垢剂来代替软化,以遮避水中硬度.
建议采用阻垢剂
阻垢剂: 采用与絮凝剂相容的液体阻垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染，阻垢能做到浓水侧LSI值达3.0。
用以控制结垢和减少颗粒污染。特别对原水中的铁、铝胶体有特性；阻钙、镁垢能做到浓水侧LSI值达2.5还不结垢；浓水侧二氧化硅含量可达120ppm。
反渗透系统污染分类：
砂石,PVC碎削等阻塞进水流道:无法通过清洗恢复
■硬度结垢: 清洗方法: 酸性清洗
■有机物,胶体污染:清洗方法:碱性清洗
■细菌,病毒等微生物滋生:清洗方法:杀菌剂清洗+碱性清洗
五、膜的清洗和消毒：
反渗透膜的清洗：
无论进水条件是否符合反渗透膜的进水要求，当膜元件的产水量下降达标10%，系统压差增加15%或产品水电导升高时，合适的化学清洗就需要考虑。
反渗透膜的保存消毒:
当反渗透系统停机超过3天，设备中的反渗透膜元件需要作适当的保存消毒程序；停机在3到5天时，可以用1%的亚硫酸氢钠溶液来保存。如果停机超过一星期时，按照产品操作手册推荐方法进行处理（如一定浓度的福尔马林溶液）进行保存。
来源“anchor_fac,厂务专业咨询