膜表皮层 进
水
玻璃纤维管
淡 水
淡 水
束式外压式膜组件
1－档圈；2－集水密封环；3－聚氯乙烯烧结板； 4－锥形多孔橡胶塞；5－密封管接头；6－进水 口；7－壳体；8－橡胶胆；9－出水口；10－膜 元件；11－网套；12－O形密封圈；13－档圈槽； 14－淡水出口
（3）螺旋卷式反渗透膜组件
螺旋卷式膜组件一个膜叶结构示意图
b.杂质去除范围广，不仅可以去除溶解的无机盐类，而且还可 以去除各类有机物杂质。
c. 分离装置简单，容易操作、自控和维修。 d.反渗透装置要在高压下运转，须配置高压泵和耐高压的管路。 e.反渗透装置要求进水要达到一定的指标才能正常运行，原水 在进反渗透膜器之前要采用一定的预处理措施。为了延长膜 的使用寿命，还要定期对膜进行清洗，以清除污垢。
2. 醋酸纤维素膜的结构及性能

1）结构 醋酸纤维素是没有强烈氢键的无定形链状高分子化合物。 制膜过程是将其溶解在丙酮中，并加入甲酰胺作添加剂， 经混合调制、过滤、铸塑成型，然后再经蒸发、冷水浸渍、 热处理，即可得到醋酸纤维素 (cellulose acetate,CA)膜。

外观为乳白色、半透明，有一定的韧性，膜厚l00～250m。
ci—溶质 i的浓度，mol／m3；
T—绝对温度，K；
φ ——范特霍夫系数；对电解质溶液， φ 等于 离解的阴阳离子总数；对非电解质溶液， φ =1
渗透压是选择操作压力和设计反渗透的重要依据 如：25℃时，3.5%NaCl海水渗透压为2.8MPa，0.1%NaCl 苦咸水的渗透压为0.08MPa 。 4.反渗透膜分离技术的特点 a.在常温不发生相变化的条件下，可以对溶质和水进行分离， 适用于对热敏感物质的分离、浓缩，与有相变化的分离方法 相比，能耗较低。
（1）板框式反渗透膜组件
装配图
板框式膜组件工 作过程示意图
进水
耐压容器
半透膜 缺点：
透水板
透过水
装卸复 杂，单 位体积 膜表面 积小。
浓缩水
特点：结构简单，体积 比管式的小。
（2）管式反渗透膜组件
管式膜组件又分为内压式和外压式
内压式管式膜组件的内部结构示意图 特点: 水力条件好，安 装、清洗、维修比 较方便。 能耐高压，可以 处理高粘度的原水。 缺点是膜的有效 面积小，装置体积 大，而且两端要较 多的联结装置。
制定工艺流程应考虑的因素：

对溶液的分离有不同的质量要求。 膜元件的使用寿命。
反渗透工艺中的级与段：

段（concentrate staging)：
指膜组件的浓缩液(浓水)流到下一组膜组件 处理。流经n组膜组件，即称为n段。

级(permeate staging)：指膜
组件的产品水再经下一组膜组件处理。透过 液产品水经n次膜组件处理，称为n级。


中空纤维式组件要求FI 值在3左右，卷式组件要求FI 值在5左右,管式组件FI 值为15左右
(2)预处理方法 l）调整和控制pH值及进水温度，根据反渗透膜允许使
用的温度和pH值范围。
2）去除水中0.3～1µm以上的悬浮固体及胶体，用混凝 沉淀和精密过滤相结合工艺,用5～ 25 µm过滤介质， 去除水中悬浮固体。 3）去除可溶性、胶体状和悬浮性有机物，采用氯或次
8.2 反渗透膜的种类及性能
1.反渗透膜的种类

按成膜材料可分为有机膜和无机高聚物膜； 按膜的形状可分为平板状、管状、中空纤维状膜；

按膜结构可分为多孔性、致密性膜，或对称牲(均匀性)
和不对称性(各向异性)结构膜；

按应用对象可分为海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的
咸水膜及用于废水处理、分离提纯等的膜。
氯酸钠氧化可有效地也可根据有机物的种类采用活性
炭去除。
(2)预处理方法

4)要控制水的回收率（为防止在膜表面形成硬垢）；
或将进水pH值调整在5～6，以控制水中碳酸钙及磷酸 钙的形成；亦可采用石灰法去除水中的钙盐；可借助 投加六偏磷酸钠防止硫酸钙沉淀。 5) 细菌、藻类、微生物易使膜表面产生软垢，用消 毒法抑制其生长。 6)超滤也可作为反渗透的预处理法以去除水中的油、 胶体、微生物等物质。

这种膜有不对称结构，表面结构致密，孔隙很小，通称 为表皮层或致密层、活化层；下层结构较疏松，孔隙较 大，通称为多孔层或支撑层。
醋酸纤维素膜的结构示意图
1% 表皮层，孔径 （8－10）×10－10m 过渡层，孔径 200×10－10m 99％ 多孔层，孔径 （1000－4000） ×10－10m
2) CA膜的性能
一级一段的不同方式
一级一段连续式 一级一段循环式
可保证出水水质， 但水回收率低
可以提高水的回收 率，但出水水质有 可能下降
一级多段连续式
水回收率高，浓缩液量少，浓度高，有利 于回收其中的有用物质。但出水水质差。
一级多段循环式
浓缩液浓度高，出水水质较好。
二级五段连续式
第二级
五、反渗透处理工艺

组分在料液主体中的浓度csl(cB)、膜表面浓 度cs2和透过侧浓度cs3(cp)之间的关系可用下 式表示:



式中， 定义为传质系数。 在超滤和微滤中膜面浓度cs2 常达到截留组 分的饱和浓度cG ，若组分在透过液中的浓 度很低，即cs3→0 ，则上式可表示为







此时，膜渗透流率与操作压力无关，主要决定于边界层内的 传质情况，即产生了浓差极化。 2、膜污染 膜污染是指料液中的某些组分在膜表面或膜孔中沉积导致膜 渗透流率下降的现象。 总之，浓差极化和膜污染都将使膜渗透流率下降，导致超滤 和微滤过程无法进行较长时间的稳定操作，从而使该技术在 化工、生化过程和食品加工等极有应用价值的领域内不能充 分发挥作用。对它的控制措施有： ①预先过滤除去料液中的大颗粒; ②增加流速，减薄边界层厚度，提高传质系数； ③选择适当的操作压力，避免增加沉淀层的厚度和密度； ④制膜过程中对膜进行修饰，使其具有抗污染性； ⑤定期对膜进行反冲和清洗。
密封 膜，上下两层 多孔透水材料
密封
密封
螺旋卷式膜组件组合示意图
膜叶
进 水
浓 水
透过水
透水 网状 材料
膜组件的组装示意图
端 盖
密 封 圈
膜 组 件
连 接 器
浓 缩 液
进 水 口
耐压 容器
透 过 液
工 业 应 用 的 反 渗 透 装 置
工业 应用 的反 渗透 装置ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的膜 组件 之间 的连 接
螺旋卷式反渗透装置的特点：
对有机物，一般是水溶性好的、非解离性的、分子量小
的脱除效果较差；
而解离性大的、分子量大于200的有机物，则脱除效果 较好； 对同一类有机物，随分子量增大，脱除效率增加； 对同分子量有机物，随分子支链的增加，脱除效果变得
更好。
（3）压密效应： CA膜在压力作用下，外观厚度一般减少25％～50％，
同时，透水性及对溶质的脱除率也相应降低，这种现象称
为膜的压密效应。这种塑性变形是不可逆的。
（4）膜的水解作用和生物分解作用 CA膜是一种酯，易于水解，水解速率与pH值和水的温度有 关。一般在碱性介质中的水解速率比在酸性介质中大，在 pH4.5～5.2时最低。 3.芳香族聚酰胺类薄膜复合膜(TFC)膜 薄膜复合膜是将完全不同的材料浇铸在一多孔聚砜支撑层 上制成。 特点：不易被压密；化学稳定性好、耐生物降解、操作压 力低、高脱盐率、高通量等优点； 不耐氯及其他氧化剂、 抗污染和抗结垢的性能差。
中空纤维反渗透组件简图
密封
中空纤维膜 外径50－200μ 内径25－42μ 密封 多孔进水管 浓水 浓水出口
耐压容器
透过水
进水
淡水出口
5．反渗透工艺流程



反渗透工艺一般包括预处理和膜分 离两部分。 预处理可以用物理化学法，也可以 用化学法。 所采取的预处理方法与原水的物理、 化学性质及生物学特性有关，还与 膜装置的结构有关。
8.3 反渗透装置的种类及性能
1、管式装置
管式装置水力条件好，适当调节水流状态可防止浓差极化 和膜污染，能够处理含悬浮固体的溶液，但单位体积中膜
面积小，制造和安装费用较高。
2、螺旋卷式装置
螺旋卷式装置单位体积的膜表面积较大，透水量大。紊流效 果好，不易产生浓差极化现象。缺点是膜玷污后消除困难，
(三) 、超滤和微滤膜及其过程特征的比较
(四) 、超滤操作模型的特点及适用范围
(五) 无流动操作与错流操作
（六）举例说明超滤和微滤的应用

1、金属电泳涂漆过程废液的处理
2含油废水的回收
3胶束强化超滤(MEUF)用于含重金属废水的处理
4高纯水的制备



许多工业用水要求非常严格，特别是电子工业中，许 多地方都要使用高纯水，这对保证产品质量起着重要 的作用。例如在集成电路半导体器件的切片、研磨、 外延、扩散和蒸发等工艺过程中，要反复用高纯水进 行清洗，集成电路在很小面积内，有许多电路，相邻 元件之间，只有0．002mm左右的距离，因此清洗用水 要求很严格。一般要求无离子、无可溶性有机物、无 菌体和大于0．5μm的粒子。 每个集成电路厂，都有一个制造高纯水的中心系统， 然后通过分配系统，输送到使用点。净化流程如下： 自来水→预过滤→超滤或微滤→反渗透→阴、阳离子 交换材脂混合床→超滤→分配系统微滤→使用点微滤 →使用。
物理法
膜清洗
海棉球清洗
化学法 氢氧化铁：1%～2%的柠檬酸铵水溶液
无机沉垢：柠檬酸钠水溶液用盐酸将pH值调至4～5
胶体污染体系：高浓度盐水
蛋白质、多糖类及胶体污染物：加酶洗剂
在化学清洗中，必须考虑到以下两点: (1)清洗剂必须对污染物有很好的溶解或分解能力; (2)清洗剂必须不污染和不损伤膜面。