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反渗透

文章出处:陕西迪恩环保科技责任编辑:陕西迪恩环保科技作者:陕西迪恩环保科技

膜工艺技术的历史

    滲透现象很早即被人类所发现,而反滲透膜技术是20世纪后半叶以来得以迅速发展的新型水处理及化工分离技术。法国学者阿贝・诺伦特( Abbe Nollet)早在1784年就发现水能够自发地扩散到装有酒精的猪膀胱内,从而首次揭示了膜分离现象。1864年 Schmidt用牛心包膜提取阿拉伯胶的过程堪称世界上的首次超滤试验。1907年 Bechhold制取了多孔火棉胶膜,并发表了首篇微滤膜研究报告。19世纪发现的Fick定律促进了膜扩散与滲透压的研究,20世纪20年代 Vant Hoff与J・W・Gils建立了稀溶液理论以及滲透压与其他热力学性能间的关系,为滲透现象的研究莫定了理论基础

    1953年美国佛罗里达大学的C・E・Reid发现了醋酸纤维素具有的良好半透性1960年美国加利福尼亚大学的 Yuster, Loeb与 Sourirajan制成了第一张高脱盐率、高通水率的非对称型醋酸纤维素膜,为反渗透技术的工业化莫定了基础。1964年美国通用电气公司制成了卷式反滲透膜组件,1965年美国加利福尼亚大学研制出管式反滲透膜组件。20世纪70年代初美国杜邦( Dupont)公司研制出芳香聚酰胺材料中空式反滲透膜组件;80年代初出现了芳香聚酰胺复合型卷式膜:90年代初开始反渗透技术在全球进入了更加广泛和高速的开发与应用时代。进入21世纪以来,反滲透膜产品进人了更大规模工业化生产阶段。

    我国1958年开始进行离子交换膜技术的开发,1966年与1975年分别开始反滲透与超滤膜的研究与开发。国家自“六五”计划以来,持续在膜技术特别是反滲透技术领域投人了大量人力与资金进行技术与产品开发,并相继在杭州海洋二所与天津工业大学建立了两个重点研发与生产基地,使国产反滲透膜技术开发取得了巨大进展。随后的辽宁兴城8271厂、江苏常州能源设备总厂、河北石家庄阿欧环境技术有限公司等企业引进设备与技术生产反渗透膜,而目前的北京时代沃顿科技有限公司、浙江杭州北斗星膜产品有限公司等十余家国内知名企业在反滲透膜技术的开发与膜产品的制造领域做出了显著贡献,目前已经占有超过了10%的国内市场;而海南立升、天津膜天、山东招金及北京坎普尔等国内大量超微滤厂商的产品已经相当成熟,不仅在国内占领了大半市场,并早已打入东南亚及其他国际市场。

膜工艺技术的定义

    分离膜系指具有组分分离功能的半透膜,理想半透膜应能实现部分组分的绝对透过与其余组分的绝对截留,而现实世界中的半透膜均为能够实现组分相对分离而非绝对分离的非理想半透膜。

    按物态划分,物质分为固态、液态与气态,半透膜可以是固态膜、液态膜和气态膜。从组分分离的观点看,被分离物质可以是单相的也可以是混相的,组分分离可分类为固固、固液、固气、气液、气气及液液分离六大类。分离膜水处理领域用膜仅为固态膜,分离过程涉及悬浮物与水的固液分离,溶解气体与水的气液分离,溶解固体与水(或溶剂与溶质)的液液分离。

    膜分离技术是多学科交叉的高技术,膜材料与膜制备属于化工材料学科,膜分离过程属于化工传递学科,膜分离设备属于化工机械学科,膜分离的对象又涉及采掘工程、给水工程、化学工程、热力工程、治炼工程、环境工程、生物工程、制药工程、食品工程等诸多相关工程领域。

    按照物质选择透过膜的动力源划分,膜过程可分为两类:一类的动力源于被分离物质之内在能量,物质从高能位流向低能位:另一类的动力源于被分离物质之外的能量,物质从低能位流向高能位。膜过程按推动力性质也可以划分为压力梯度、浓度梯度与电势梯度类推动力,物质总是从高梯度值处向低梯度值方向移动。

    膜分离工艺与蒸馏、离心、混凝沉淀、硅藻土、陶瓷玻璃及离子交换等其他过滤及分离工艺相比,具有常温度环境、低工作压力、无相变、无滤料溶出、高效、节能、环保、单元化、占地面积小等一系列特点,从而具有显著的市场竞争优势。在国内地价快速上涨形式下,膜工艺仅占地面积优势一项,就已大部抵消掉其价格偏高之劣势。

反渗透膜技术应用

    20年来,国内以反滲透为代表的分离膜水处理技术的应用得到了快速的推广;这现象既得益于国家经济实力的提升、更高工业水平的要求、膜技术自身水平的提高,也受到环境水体污染与水源逐渐枯竭等因素的促进。

    由于做电子行业中需要低含盐量及低悬浮物纯水在电子芯片制备过程进行冲洗之用,电子行业成为膜技术的早期典型应用领域之一。随着反渗透脱盐工艺技术逐步替代多效蒸馏、离子交换及电渗析等早期技术,目前该技术已经成为化工、电力、治金、电子、制药、食品、饮品及直饮水等多个工业行业给水深加工或污废水回用处理的主流工艺,并开始进入市政给水及市政污水处理领域。甚至在高档花卉等种植业以及观赏鱼类等养殖业等新型农业行业也常采用反渗透工艺制成纯水,再配以相应的营养成分后加以使用。

    反渗透为代表的膜工艺技术在纯水与超纯水制备、中水与污废水回用、海水与苦成水淡化等各个领域中得到广泛应用的同时,逐步形成了一个以反渗透膜技术为核心,保持高速发展的新型膜法水处理行业。


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