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关 键 词：邯郸二手反渗透水处理
行 业：化工 化工机械设备 化工反应设备
发布时间：2020-11-27
RO水处理系统
RO水处理系统也称反渗透水处理系统，是六十年代发展起来的一种膜分离技术，其原理是原水在高压力的作用下通过反渗透膜，水中的溶剂由低浓度向高浓度扩散从而达到分离、提纯、浓缩的目的，由于它于自然界的渗透方向相反，因而称它为反渗透。反渗透水处理系统可以去除水中的细菌、病毒、胶体、有机物和98%以上的溶解性盐类。该方法具有运行成本低，操作简单，自动化程度高，出水水质稳定等特点。与其他传统的水处理方法相比具有明显的优势，广泛运用于水处理相关行业。
中文名 RO水处理系统 别 称 反渗透水处理系统
目录
1 原理
? 技术工艺
? 发展
2 优势
3 应用
4 问题解决方案
? 操作压力问题
? 膜污染问题
? 浓水处理问题
原理
RO（Reverse Osmosis）是利用RO膜的选择性，以膜两侧静压差为动力，克服溶剂（通常是水）的渗透压，允许溶剂通过而截留离子物质，对液体混合物进行分离的膜过程。进行RO分离过程有2个必要条件：一是外加压力必须大于溶液的渗透压力（操作压力一般为1.5~10.5MPa）；二是必须有一种高透水性、高选择性的半透膜。RO膜表面微孔孔径一般小于1nm，对绝大部分无机盐、溶解性有机物、溶解性固体、生物和胶体都有很高的去除率。 [1]
技术工艺
RO膜自身对进水的pH、温度以及特定的化学物质比较敏感，进水的水质严格要求pH值范围4~10，温度95%，出水水质优于国家饮用水标准。
海水和苦咸水淡化是RO技术的传统应用领域，目前存在的问题仍然是操作压力偏高，能耗较大，另外海水中的Cl-对RO膜也有较大的污染，阻碍了RO技术在该领域的进一步推广。目前，低压、低能耗、抗污染、抗氧化的RO膜正在积极的研发之中，以便从根本上解决现在存在的问题。 [3]
纯水和超纯水的制备
清华紫光古汉集团衡阳制药厂采用RO+混床水处理技术改进了原来的全离子交换制水工艺，运行期间，产水增加，水质改善，大幅度降低了制水成本。此外，许多科研人员均对RO+电去离子法制取纯水进行了实验研究，达到了预期结果，证实了RO+电去离子法制取高纯水的可行性。
通过控制RO的级数可制取不同纯度脱盐水。随着RO级数的增加，脱盐水的纯度提高，但是出水量减少，水利用率降低，因此，RO装置连用一般不会超过二级，通常将RO与电去离子技术联用，不仅克服了RO出水不能彻底除盐的不足，还可以提高电去离子装置的进水水质，防止电去离子设备损坏，提高整体净水效果。
工业废水处理
工业废水处理是除脱盐和纯水的制备领域外，RO技术应用多的一个领域。工业废水处理具有降低生产成本，保护环境，实现废水资源化等多重意义。由于RO膜对进水要求较高，运用RO技术对废水进行深度处理时，往往还要结合沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH调节等预处理工艺。 [3]
1、重金属废水处理
RO技术在重金属废水处理中应用较早，国内外均对此进行了大量的研究。早在20世纪70年代，RO技术已经在电镀废水处理中有所应用，主要是大规模用于镀镍、铬、锌漂洗水和混合重金属废水的处理。
MohsenNiaa加入Na2EDTA对Cu2+和Ni2+离子进行螯合作用，然后通过RO过滤，对Cu2+和Ni2+的离子截留率可以提高至99.5%。Covarrubias、Bo-dalo等采用RO膜处理制革废水，结果表明，RO膜对皮革工业废水中的铬和有机物有很高的去除率。
长沙力元新材料股份有限公司采用膜分离技术浓缩电镀镍漂洗水，镍离子的截留率大于99%，经一级纳滤和两级RO浓缩后，浓缩液中镍离子浓度达到50g·L-1，透过液可经处理后再次回用。张连凯对印制电路板加工酸洗车间产生的重金属废水调节pH至中性后采用超滤+RO工艺进行中试，RO系统对Cu2+和溶解性总固体的去除率分别为99.9%和98.9%。
2、印染废水处理
印染纺织废水不仅色度高、水量大，而且成分十分复杂，废水中含有染料、浆料、油剂、助剂、酸碱、纤维杂质以及无机盐等，染料结构中还含有很多较大生物毒性的物质，如和胺类化合物以及铜、铬、锌、砷等重金属元素，如不经处理直接排放，必将对环境造成严重污染。
曾杭城应用超滤+RO双膜技术处理印染废水，超滤能够有效地去除废水中大分子有机物，降低浊度，使进水水质达到RO膜的要求，经RO处理后，有机物和盐的去除率可分别达99%和93%以上，产水化学需氧量小于10mg·L-1，电导率小于80μS·cm-1，产水满足大部分印染工艺用水标准。钟璟采用中空纤维超滤膜和RO技术处理羊毛印染废水，操作压力为0.1MPa，流速为1500L·h-1的条件下，色度、含盐量等指标均有显着的降低，COD值、色度达标排放。
3、电厂循环废水处理
电厂循环冷却水系统对水的消耗量很大，占到纯火力发电厂用水的80%，热电厂用水的50%以上，对循环排放水进行回收处理，产水作为循环补充水或锅炉补给水系统的水源，不仅防止了对环境造成污染，还可以有效节约水资源，降低生产成本。
北京京丰天然气燃机联合循环电厂采用超滤+RO技术联合操作对电厂循环排污水进行处理，投运以来，RO系统运行良好，产水量68m3·h-1，电导率小于35μS·cm-1，脱盐率高于97%。邯郸钢铁集团有限责任公司电厂脱盐水站同样采用双膜法水处理工艺，经过超滤+二级RO+混床处理后的精脱盐水可供电厂锅炉及干熄焦使用，日产精脱盐水15000t。此外，郭青[39]在临沂发电有限公司，对超滤-RO组合工艺处理循环冷却排污水做了现场试验，RO系统各段运行压力平稳，产水满足回用的要求。陈颖敏采用连续微滤+RO技术对循环排污水进行预除盐，RO系统脱盐率达98%以上。
4、化工废水处理
采用离子交换法生产K2CO3的生产过程中，会产生大量的NH4Cl废水，为了节约用水和彻底解决NH4Cl废水排放问题，张继臻采用选择离子交换、RO膜分离和低温多效闪蒸相结合的方法，将低浓度NH4Cl废水进一步浓缩回收，使废水由达标排放转变为全部回收利用，达到零排放。
石油化工废水成分复杂，除含有油、、、、氰、环烷酸等有机物以外，还含有金属盐、反应残渣等，污染物浓度高且难降解，水量及酸碱度波动较大，传统的水处理工艺很难达到资源回收再利用的目的。兰州石化公司于2006年新建的500t·h-1脱盐水装置，5年间运行稳定，脱盐率高，效果良好。李宇航采用超滤+RO双膜法进行了石化废水再生利用的中试，超滤系统产水SDI99%，终端产水达到循环冷却补水水质要求。
RO一般作为工业废水终端处理，对水中的无机盐、有机物、重金属离子等都有很高的截留率，出水水质优良，可回用作冷却水或工艺用水循环利用，不仅节约了新鲜水的使用量，节约生产成本，还减少了污水的排放量，对环境保护和可持续发展都有着重要意义，对缺水地区具有巨大的经济效益。 [3]
问题解决方案
操作压力问题
RO技术较之传统分离工艺在能耗方面有着独特的优势，但是在RO的传统脱盐领域和废水处理领域，降低能耗仍然是人们关注的重点，尤其是海水淡化中，RO所需能耗远大于RO膜的成本。为了减小操作压力，提高通量，RO材料正在向皮层超薄型和低压型RO膜方向发展；对出水要求不是很高的工业废水处理，可选择采用纳滤膜代替RO膜，在产水水质满足用水要求的前提下，降低能耗。
膜污染问题
RO膜污染是制约RO技术广泛应用的另一重要因素，膜污染不仅影响了膜的稳定运行和出水水质，还缩短了膜的使用寿命。针对膜污染，主要的方法有：
（1）完善预处理系统，保证RO系统进水水质；
（2）对RO膜进行清洗，对膜污染物进行化学分析，选择佳的清洗剂和清洗方法；
（3）定期对RO膜装置进行停车保养。
浓水处理问题
RO水处理工艺对进水进行分离后，不可避免地会产生浓水，浓水的主要特点是含盐量比较大，由于RO进水严格，因此浓水的色度，浊度，以及有机物的含量都比较低。根据RO浓水的特点，可加入阻垢剂后回用RO系统，调节浓水和进水比例，达到循环利用；如浓水中某贵重离子含量较高，可对该离子进一步浓缩提纯。詹金坤还验证了RO浓水作为超滤反洗水的可行性，也是一种RO浓水利用的新方法。 [4]
水处理应用
与其他传统分离工程相比，反渗透分离过程有其独特的优势：（1）压力是反渗透分离过程的主动力，不经过能量密集交换的相变，能耗低；（2）反渗透不需要大量的沉淀剂和吸附剂，运行成本低；（3）反渗透分离工程设计和操作简单，建设周期短；（4）反渗透净化效率高，环境友好。因此，反渗透技术在生活和工业水处理中已有广泛应用，如海水和苦咸水淡化、医用和工业用水的生产、纯水和超纯水的制备、工业废水处理、食品加工浓缩、气体分离等。
海水和苦咸水淡化
20世纪60年代以来，反渗透脱盐已成为一种获取饮用水的重要途径，是解决淡水资源紧缺的一种有效方法。目前，反渗透脱盐技术主要应用在两个方面：海水淡化和苦咸水脱盐。
全世界海水淡化装置中约有30%是利用反渗透技术实现的，通过反渗透膜可除去海水中99%以上的盐离子， [2] 得到可饮用的淡水。以色列的反渗透海水淡化技术比较领先，2005年阿什克伦建造了当时世界上大的反渗透海水淡化装置，产水量为3.3×105m3·d-1，占到以色列全部水需求量的15%，产水成本约为0.53美元·m-3。我国大的反渗透海水淡化站位于大连市长海县。
苦咸水在我国北方地区分布较为广泛，含盐离子较多，可通过反渗透技术进行除盐淡化处理，达到饮用水标准。马莲河流域示范工程利用马莲河上游环江苦咸水资源，采用反渗透膜技术，建立1000m3·d-1苦咸水淡化工程，出水水质达到国家生活饮用水卫生标准，有效解决了环县城区5万居民饮水问题。何绪文、姚永毅、孙魏等均对苦咸水进行过反渗透处理的实验研究，系统脱盐率>95%，出水水质优于国家饮用水标准。
海水和苦咸水淡化是反渗透技术的传统应用领域，目前存在的问题仍然是操作压力偏高，能耗较大，另外海水中的Cl-对反渗透膜也有较大的污染，阻碍了反渗透技术在该领域的进一步推广。目前，低压、低能耗、抗污染、抗氧化的反渗透膜正在积极的研发之中，以便从根本上解决现在存在的问题。
纯水和超纯水的制备
反渗透+混床水处理技术改进了原来的全离子交换制水工艺，运行期间，产水增加，水质改善，大幅度降低了制水成本。此外，许多科研人员均对反渗透+电去离子法制取纯水进行了实验研究，达到了预期结果，证实了反渗透+电去离子法制取高纯水的可行性。通过控制反渗透的级数可制取不同纯度脱盐水。随着反渗透级数的增加，脱盐水的纯度提高，但是出水量减少，水利用率降低，因此，反渗透装置连用一般不会超过二级，通常将反渗透与电去离子技术联用，不仅克服了反渗透出水不能彻底除盐的不足，还可以提高电去离子装置的进水水质，防止电去离子设备损坏，提高整体净水效果。
工业废水处理
工业废水处理是除脱盐和纯水的制备领域外，反渗透技术应用多的一个领域。工业废水处理具有降低生产成本，保护环境，实现废水资源化等多重意义。由于反渗透膜对进水要求较高，运用反渗透技术对废水进行深度处理时，往往还要结合沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH调节等预处理工艺。
重金属废水处理
反渗透技术在重金属废水处理中应用较早，国内外均对此进行了大量的研究。早在20世纪70年代，反渗透技术已经在电镀废水处理中有所应用，主要是大规模用于镀镍、铬、锌漂洗水和混合重金属废水的处理。
膜分离技术浓缩电镀镍漂洗水，镍离子的截留率大于99%，经一级纳滤和两级反渗透浓缩后，浓缩液中镍离子浓度达到50g·L-1，透过液可经处理后再次回用。张连凯对印制电路板加工酸洗车间产生的重金属废水调节pH至中性后采用超滤+反渗透工艺进行中试，反渗透系统对Cu2+和溶解性总固体的去除率分别为99.9%和98.9%。
印染废水处理
印染纺织废水不仅色度高、水量大，而且成分十分复杂，废水中含有染料、浆料、油剂、助剂、酸碱、纤维杂质以及无机盐等，染料结构中还含有很多较大生物毒性的物质，如和胺类化合物以及铜、铬、锌、砷等重金属元素，如不经处理直接排放，必将对环境造成严重污染。
超滤+反渗透双膜技术处理印染废水，超滤能够有效地去除废水中大分子有机物，降低浊度，使进水水质达到反渗透膜的要求，经反渗透处理后，有机物和盐的去除率可分别达99%和93% 以上，产水化学需氧量小于10mg·L-1，电导率小于80μS·cm-1，产水满足大部分印染工艺用水标准。钟璟采用中空纤维超滤膜和反渗透技术处理羊毛印染废水，操作压力为0.1MPa，流速为1500L·h-1的条件下，色度、含盐量等指标均有显着的降低，COD值、色度达标排放。
电厂循环废水处理
电厂循环冷却水系统对水的消耗量很大，占到纯火力发电厂用水的80%，热电厂用水的50%以上，对循环排放水进行回收处理，产水作为循环补充水或锅炉补给水系统的水源，不仅防止了对环境造成污染，还可以有效节约水资源，降低生产成本。
超滤+反渗透技术联合操作对电厂循环排污水进行处理，投运以来，反渗透系统运行良好，产水量68m3·h-1，电导率小于35μS·cm-1，脱盐率高于97%。双膜法水处理工艺，经过超滤+二级反渗透+混床处理后的精脱盐水可供电厂锅炉及干熄焦使用，日产精脱盐水15000t。超滤—反渗透组合工艺处理循环冷却排污水做了现场试验，反渗透系统各段运行压力平稳，产水满足回用的要求。陈颖敏采用连续微滤 + 反渗透技术对循环排污水进行预除盐，反渗透系统脱盐率达98%以上。
化工废水处理
采用离子交换法生产K2CO3的生产过程中，会产生大量的NH4Cl废水，为了节约用水和彻底解决NH4Cl废水排放问题，张继臻采用选择离子交换、反渗透膜分离和低温多效闪蒸相结合的方法，将低浓度NH4Cl废水进一步浓缩回收，使废水由达标排放转变为全部回收利用，达到零排放。
石油化工废水成分复杂，除含有油、、、、氰、环烷酸等有机物以外，还含有金属盐、反应残渣等，污染物浓度高且难降解，水量及酸碱度波动较大，传统的水处理工艺很难达到资源回收再利用的 目的。
反渗透一般作为工业废水终端处理，对水中的无机盐、有机物、重金属离子等都有很高的截留率，出水水质优良，可回用作冷却水或工艺用水循环利用，不仅节约了新鲜水的使用量，节约生产成本，还减少了污水的排放量，对环境保护和可持续发展都有着重要意义，对缺水地区具有巨大的经济效益。
在反渗透膜基础研究层面，如何通过材料特性 的设计与调控，突破反渗透膜脱盐率与水通量的相互制约关系仍需深入探讨，主要包括: 1) 成膜反应单体性质与膜结构和膜性能的关系，新型反应单体的设计与合成。2) 混合基质膜中添加的一维及二维材料的取向排布方法，建立有效水通道。3) 解决有机/无机纳米粒子在界面聚合反应中的分散性问 题，使得粒子的加入对膜分离性能和通量起到提高作用。4) 无机材料性质及复合有机/无机纳米粒子对反渗透复合膜结构、分离性能的影响机制及膜传递机理的规律性、机理性认识。5) 各种新型反渗透膜的构效关系，长期应用条件下的膜性能的演变规律的研究也有待开展。
反渗透膜在水处理和海水苦咸水淡化方面发挥了重要作用，随着我国严格“水十条”的实施，可以预见反渗透水处理技术和新型反渗透膜研制 将迎来新的发展机遇。在商品化反渗透膜方面，我国与国外产品性能差距较大。可能的原因是缺乏对规模化连续生产条件下成膜反应-膜结构-膜效能关系的充分认识。开展成膜反应机制与膜性能调控研究、连续化成膜条件控制与膜结构关系、膜产品应用性能评价等将是规模化反渗透膜研究的方向。
反渗透
反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
中文名 反渗透 外文名 reverse osmosis 别 称 逆渗透 表达式 N=Kh(Δp－Δπ) 应用学科 物理化学 适用领域范围 海水、苦咸水的淡化；水的软化处理 机理模型 优先吸附毛细孔模型等
目录
1 定义
2 基本原理
3 水处理应用
4 研究进展
定义
反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。
反渗透时，溶剂的渗透速率即液流能量N为：
式中Kh为水力渗透系数，它随温度升高稍有增大；Δp为膜两侧的静压差；Δπ为膜两侧溶液的渗透压差。
稀溶液的渗透压π为：
式中i为溶质分子电离生成的离子数；C为溶质的摩尔浓度；R为摩尔气体常数；T为绝对温度。
反渗透通常使用非对称膜和复合膜。反渗透所用的设备，主要是中空纤维式或卷式的膜分离设备。
反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单，能耗低，近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水（见卤水）淡化、锅炉用水软化和废水处理，并与离子交换结合制取高纯水，其应用范围正在扩大，已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。
反渗透技术通常用于海水、苦咸水的淡水；水的软化处理；废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等方面。此外，反渗透技术应用于预除盐处理也取得较好的效果，能够使离子交换树脂的负荷减轻松90%以上，树脂的再生剂用量也可减少90%。因此，不仅节约费用，而且还有利于环境保护。反渗透技术还可用于除于水中的微粒、有机物质、胶体物，对减轻离子交换树脂的污染，延长使用寿命都有着良好的作用。
渗透反渗透对比
渗透反渗透对比
基本原理
把相同体积的稀溶液（如淡水）和浓液（如海水或盐水）分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压，渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度，与半透膜的性质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。
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。
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。
键理论
水在纤维素膜中的传递
水在纤维素膜中的传递
纤维素(一种半透膜材料)是一种具有高度有序矩阵结构的聚合物，它具有与水或醇等溶剂形成键的能力，如图所示。盐水中的水分子能与纤维素半透膜上的羰基形成键。在反渗透压力推动的作用下，以键结合进入纤维素膜的水分子能够由第一个键位置断裂而转移到另一个位置形成另一个键。这些水分子通过一连串的形成键和断裂键而不断移位，直至离开膜的表皮层而进入多空性支撑层后，就很快地源源流出淡水。 [1]
机理模型
统一的“干闭湿开”反渗透机理模型，有几个经典模型：
1.优先吸附毛细孔模型：弱点干态膜电镜下，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，解释1和2模型的统一的现代贴切的逆渗透机理模型。既“干闭湿开”反渗透模型，统一了两个经典的反渗透机制模型，细孔模型，溶解扩散模型。即
膜干时，膜孔收缩致密，孔隙闭合，电镜下看不到制成干态备镜检的干膜；
膜湿时，膜材料溶胀，膜的孔隙被溶剂溶胀，孔打开。合并就是“干闭湿开”脱盐模型。
