反滲透技術(shù)在海水淡化中應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-08-26 05:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，而鹽只能在水的自由體積中遷移，從而使得膜具有選擇透過性能。以上這些理論在解釋反滲透膜的傳質(zhì)機理時，都有各自的局限性，反滲透膜的透過機理還在不斷地發(fā)展和完善中。三、反滲透在海水中的應(yīng)用（一）反滲透的發(fā)展概況海水淡化是從海水中獲取淡水的技術(shù)和過程。早在50年代，為解決“水的危機”，美國從52年起專設(shè)鹽水局，74年后轉(zhuǎn)為資源技術(shù)局，不斷推進水資源和脫鹽的技術(shù)進步，其中反滲透法海水淡化（SWRO）就是1953年據(jù)膜和海水界面有一純水層而提出的；73年日本通產(chǎn)省下設(shè)造水促進中心，專門研究節(jié)能的脫鹽技術(shù)，歐洲則在尤里卡等計劃下推動海水淡化的發(fā)展，它們也都以膜法為重點。經(jīng)過近50年的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，SWRO自70年代進入海水淡化市場之后，發(fā)展十分迅速。RO用膜和組件已相當成熟，組件脫鹽率可高達 ％以上，有約20年的經(jīng)驗積累， SWRO工藝過程也逐漸成熟，近年來，功交換器和壓力交換器的開發(fā)成功使能量回收效率都高達90%以上[3]，從而使SWRO的本體能耗在3kWh/m3淡水以下，成為從海水制取引用水最廉價的方法，進一步增強了SWRO的競爭力。近幾年來，在國際海水淡化招標中，SWRO以投資最低，能耗最省，成本最低，建造周期短等優(yōu)勢而屢屢中標。SWRO所以能如此成功，與其在膜、組器、設(shè)備和工藝等方面的創(chuàng)新性開拓是分不開的。（二）反滲透海水淡化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀國外早在20 世紀40 年代就開始了反滲透技術(shù)的研究，從試驗到生產(chǎn)，主要用于海水淡化、純水制備等領(lǐng)域。到80 年代，反滲透技術(shù)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。國外艦船上也大量采用了反滲透技術(shù)進行海水淡化。在國內(nèi)，雖然反滲透技術(shù)已經(jīng)在某些領(lǐng)域得到了一定的應(yīng)用，但是由于起步較晚，使得反滲透技術(shù)在艦船上的應(yīng)用受到限制，所以，目前艦船上所用的純水絕大多數(shù)還都是蒸餾法生產(chǎn)的，反滲透海水淡化技術(shù)還沒有得到普遍應(yīng)用，但是由于反滲透海水淡化方法具有其他方法無法比擬的優(yōu)點，已經(jīng)越來越受到重視，目前已有反滲透海水淡化裝置裝船實際使用。（三）反滲透技術(shù)的發(fā)展20 世紀50 年代，科學家開始利用反滲透作為一種實驗室技術(shù)進行溶液中溶質(zhì)和溶劑的有效分離。60 年代以來，先后有醋酸纖維素、醋酸甲基丙烯酸纖維素、醋酸丁酸纖維、芳香族聚酰胺以及多種材料復合而成的反滲透膜問世。膜的形式有板狀膜、管狀膜、卷式膜、中空纖維、盤式膜等多種。經(jīng)過多年的發(fā)展和實踐，國際上的反滲透海水淡化技術(shù)已趨成熟。目前，反滲透膜的抗壓密、耐水解和抗污染等綜合性能已大為提高，膜的脫鹽率在99% 左右，海水經(jīng)一次脫鹽即可滿足生活飲用水的標準，膜的工作壽命已達4 萬h 左右。（四）反滲透海水淡化技術(shù)的特點反滲透海水淡化技術(shù)相比其他海水淡化方法具有明顯的特點和優(yōu)勢：在常溫、沒有發(fā)生相變化的條件下，可對溶質(zhì)與水進行分離。因此可避免由于熱而產(chǎn)生的被處理液中溶質(zhì)的變性、水垢化和材料腐蝕等問題。水和溶質(zhì)分離過程沒有相的變化，所以淡化所需的能量很少。根據(jù)大型海水淡化工程計算，海水淡化能耗僅為2. 6 kWh / rn3 ，再加上預(yù)處理等耗能，海水淡化的總能耗約為2. 83 kWh / rn3 。（3）反滲透技術(shù)是膜分離技術(shù)的一種，它不僅可以脫鹽，使電導率達到使用要求，而且由于反滲透膜的孔徑很小，只有≤10 10 10 m，細菌、病毒等都很難通過反滲透膜，可以除去水中的微量有機物及微粒，因此用反滲透法制得的產(chǎn)品水可達到宜飲水的品質(zhì)，因而其價值較高。以壓力為分離的原動力，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，單位體積產(chǎn)水量高，占地面積小，同時操作簡單，自動化程度高。反滲透海水淡化裝置反滲透海水淡化裝置主要包括海水供給及預(yù)處理設(shè)備、海水高壓泵、反滲透膜組、壓力調(diào)節(jié)閥、管路及附件、監(jiān)控設(shè)備等。反滲透海水淡化裝置圖( 1 ）反滲透膜組裝置中最重要的部件是反滲透膜及膜的組件形式選擇。近年來，國際上反滲透膜的性能已有長足發(fā)展，膜組的形式也多種多樣。主要的膜組形式有3 種：板框式（平板式）膜組、中孔纖維膜組和盤式膜組。板框式（平板式）膜組是反滲透早期的一種形式，一般認為它的工藝簡單，性能穩(wěn)定，對海水的前處理要求低。缺點是海水流動狀態(tài)不良，易造成濃差極化，膜堆密度小等。中孔纖維膜組的最大優(yōu)點在于膜堆密度大（同產(chǎn)水量情況下它的體積最?。?，濃差極化小。最大的缺點是對海水的前處理要求高，不易清洗。卷式膜膜堆密度間對海水前處理的要求比板框式（平板式）膜組高，但比中孔纖維膜組要低，海水流動狀態(tài)也比較好。作為艦船用裝置，一般都希望結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，膜堆密度大的膜組相對體積肯定要小些。但對海水前處理要求過高，勢必使海水過濾部分復雜化，有的中孔纖維膜組的反滲透裝置的前處理使用了超濾。就艦船設(shè)備來說，單純追求膜堆密度大而復雜的前處理，對整臺反滲透裝置并沒有好處。對海水前處理要求低是板框式（平板式）膜組的最大優(yōu)點，國外公司在充分利用這個優(yōu)點的基礎(chǔ)上對板框式（平板式）膜組結(jié)構(gòu)進行改進，改善了海水流動狀態(tài)。改進后的板框式（平板式）膜組稱為盤式膜組，可以更好地滿足船用裝置的要求。目前盤式膜組和卷式膜組比較適用于艦船反滲透海水淡化裝置使用。( 2 ）海水供給及預(yù)處理反滲透裝置一般都設(shè)置一臺海水供水泵。而在艦船上，只要裝置的海水進口與船上的海水系統(tǒng)相在應(yīng)用過程中，影響反滲透海水淡化裝置反滲透接，即可簡化海水供給，省略海水供水泵。這對減小性能的裝置的體積、簡化裝置和操作是很有效的。國外有艦船用反滲透裝置就是借用船上的海水系統(tǒng)，裝置本身不裝海水供水泵，實際應(yīng)用效果也很不錯。反滲透的預(yù)處理主要是滿足反滲透膜組的要求。 ( 3 ）海水高壓泵 MPa ，必須通過高壓泵工作達到工作壓力要求，因此，高壓泵是反滲透裝置中的重要部件。( 4 ）壓力調(diào)節(jié)閥、管路及附件、檢測設(shè)備管路及附件主要用來連接
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