简介

预处理系统

反渗透系统

反渗透机理模型(1、溶解-扩散模型 2、 优先吸附—毛细孔流理论 3、 氢键理论)

反渗透系统故障排除

简介

RO:Reverse Osmosis，反渗透

反渗透的基本工作原理是：运用特制的高压水泵，将原水加至6—20公斤压力，使原水在压力的作用下渗透过孔径只有0.0001微米的反渗透膜。化学离子和细菌、真菌、病毒体不能通过，随废水排出，只允许体积小于0.0001微米的水分子和溶剂通过。

预处理系统

预处理系统的设置，目的在于改善供水条件，使之达到反渗透系统的进水要求，从而保护反渗透主机，并延长膜的使用寿命。在水处理系统中。常常需要针对不同的水质进行预处理设计，最常见的是多介质过滤器（滤除直径大于10um的悬浮颗粒）+活性碳（去除水中的异味、余氯、重金属离子、有机致癌物等）+阻垢剂加药装置（或软化装置）（大大减少系统中钙、镁等结垢物质形成垢）+精密过滤器（过滤精度为5um，进一步脱除水中残留的颗粒性物质）组成预处理系统。

反渗透系统

主要包括系统泵、反渗透装置（反渗透膜及膜壳、机架、电控箱）、冲洗/清洗装置及中间水箱。

反渗透机理模型

有几个经典模型差异特点

1.优先吸附毛细孔模型：弱点干态电镜下，没发现孔。湿态膜标本不是电镜的样品。

2.溶解扩散模型：不认为有孔。

3.干闭湿开模型：上个世纪80，90年代，国人邓宇等提出的，能够解释1和2模型的统一的现代最贴切的逆渗透机理模型。既“干闭湿开”反渗透模型，统一了两个最经典的反渗透机制模型，细孔模型，溶解扩散模型。

这个问题太深奥了，至今科学家们都无法完全明确解释。其实把反渗透现象理解清楚就可以。学界对于反渗透分离机理的解释主要流行以下三种理论：

1、溶解-扩散模型

Lonsdale等人提出解释反渗透现象的溶解-扩散模型。他将反渗透的活性表面皮层看作为致密无孔的膜，并假设溶质和溶剂都能溶于均质的非多孔膜表面层内，各自在浓度或压力造成的化学势推动下扩散通过膜。溶解度的差异及溶质和溶剂在膜相中扩散性的差异影响着他们通过膜的能量大小。其具体过程分为：第一步，溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解；第二步，溶质和溶剂之间没有相互作用，他们在各自化学位差的推动下以分子扩散方式通过反渗透膜的活性层；第三步，溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。

在以上溶质和溶剂透过膜的过程中，一般假设第一步、第三步进行的很快，此时透过速率取决于第二步，即溶质和溶剂在化学位差的推动下以分子扩散方式通过膜。由于

膜的选择性，使气体混合物或液体混合物得以分离。而物质的渗透能力，不仅取决于扩散系数，并且决定于其在膜中的溶解度。

2、 优先吸附—毛细孔流理论

当液体中溶有不同种类物质时，其表面张力将发生不同的变化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有机物质，可使其表面张力减小，但溶入某些无机盐类，反而使其表面张力稍有增加，这是因为溶质的分散是不均匀的，即溶质在溶液表面层中的浓度和溶液内部浓度不同，这就是溶液的表面吸附现象。当水溶液与高分子多孔膜接触时，若膜的化学性质使膜对溶质负吸附，对水是优先的正吸附，则在膜与溶液界面上将形成一层被膜吸附的一定厚度的纯水层。它在外压作用下，将通过膜表面的毛细孔，从而可获取纯水。

3、 氢键理论

在醋酸纤维素中，由于氢键和范德华力的作用，膜中存在晶相区域和非晶相区域两部分。大分子之间存在牢固结合并平行排列的为晶相区域，而大分子之间完全无序的为非晶相区域，水和溶质不能进入晶相区域。在接近醋酸纤维素分子的地方，水与醋酸纤维素羰基上的氧原子会形成氢键并构成所谓的结合水。当醋酸纤维素吸附了第一层水分子后，会引起水分子熵值的极大下降，形成类似于冰的结构。在非晶相区域较大的孔空间里，结合水的占有率很低，在孔的中央存在普通结构的水，不能与醋酸纤维素膜形成氢键的离子或分子则进入结合水，并以有序扩散方式迁移，通过不断的改变和醋酸纤维素形成氢键的位置来通过膜。

在压力作用下，溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点——羰基上的氧原子形成氢键，而原来水分子形成的氢键被断开，水分子解离出来并随之移到下一个活化点并形成新的氢键，于是通过一连串的氢键形成与断开，使水分子离开膜表面的致密活性层而进入膜的多孔层。由于多孔层含有大量的毛细管水，水分子能够畅通流出膜外。

反渗透系统故障排除

反渗透系统的故障现象主要有三类：透水量减少、盐透过率增大以及压降增大，反渗透系统出现故障会导致脱盐率的下降和产品水量的降低，如果二者或其中之一缓慢地降低，则可能是污垢或水垢产生的常见现象，可以通过清洗反渗透系统来解决问题。

1．评估反渗透系统机械和化学问题

反渗透系统机械问题主要是O形圈的损坏、盐水密封的损坏、泵的损坏、管道和阀门的损坏、不精确的仪表等。反渗透系统化学问题一是酸添加的不适当，高剂量的酸会损坏膜或引起基于硫酸盐的结垢，低剂量会导致碳酸盐或基于金属氢氧化物的垢或污染；二是阻垢剂添加的不适当，高剂量可能导致污染，低剂量可能导致结垢。

2．鉴定反渗透系统污染物

一是分析进料液、盐水和产品液的无机成分，总有机碳(TOC)、浊度、pH值、TDS、总悬浮固体(TSS)、SDI和温度，其中SDI、TSS和浊度的测定能提供微粒物质污染的依据，TOC的测定可预示有机物的污染倾向；二是浸渍和分析反渗透系统进料液筒过滤器或SDI过滤器滤垫。

3．反渗透系统核实仪表操作

包括压力表、流量计、pH计、电导率计、温度计等，必要时重新校正。

4．分析反渗透系统进料水化学条件的变化

将现行的进料水分析和设计时的基准数据相比较，进料水化学条件的变化会产生增添预处理或更新原有预处理设备的需求。

5．重新检查反渗透系统的操作数据

检验操作记录、通量及脱盐率的变化，考虑温度、压力、给水浓度、膜的年龄等对产量和脱盐率的影响。

6．选择反渗透系统合适的清洗方案

在清洗方案的选择中，应考虑以下因素：膜的类型和清洗剂选择的相容性，清洗设备的需求，系统的结构材料，污染物的鉴定等。