八、现状及展望
解决水危机海水淡化已经成为21世纪的朝阳产 业目前，反渗透已成为海水和苦咸水淡化最经济 的技术。据统计，反渗透技术自1969年进入淡 水化市场后，到1995年已占当年世界淡水化市 场的88％。
各种分离过程海水淡化所需能量
分离过程 理论值（回收率0%）
必要动力 （kW·h/m2）
0.72
六、操作流程
❖一级多段连续式
水的回收率提高，浓缩液的量减少，但浓缩液中溶质的含量 增大。 这种方式得到的浓缩液由于经过多段流动，压力损失较大， 生产率下降，为此需增设高压泵。
六、操作流程
❖一级多段循环式
第二段的透过水质较第一段差，这种方法可得 到较高浓度的浓缩液。
六、操作流程
❖多级多段配置
对膜的选择更广泛每一级膜两侧的浓差减小，操作压差可以降低，对设 备的要求降低；但各级多需要泵将料液提高到较高的压力，能耗增加。
反渗透膜技术
主讲人： 马思达 王东兴
反渗透现象发现
1950年美国科学家DR.S.Sourirajan无意间 发现海鸥在海上飞行时，从海面啜起一大口 海水,隔了几秒后,吐出一小口的海水,而产生 疑问，因为陆地上由肺呼吸的动物是绝对无 法饮用高盐份的海水的。解剖后发现海鸥体 内有一薄膜，海鸥将海水吸入体内后加压， 使水分子透过薄膜转化为淡水，而含有杂质 和高浓缩盐分的浓缩海水则吐出嘴外。美国 政府投入巨额资金研究反渗透膜，用于太空 飞船使用，后逐渐转化为民用。
六、操作流程
反渗透流程包括预处理和膜分离两部分。预处理 方法有物理法(如沉淀、过滤、吸附等)、化学法 (如氧化、还原、pH调节等)和光化学法。
常见流程有一级、一级多段、多级、循环等几种 形式。
六、操作流程
❖一级一段连续式
透过作流程
❖一级一段循环式
部分浓缩液返回进料液贮槽与原有的进料液混合后，再次通过组件分 离。因浓缩液中溶质含量较原料液高，所以透过液的质量有所下降 。
反渗透膜的传质机理，有代表性的主 要有溶解—扩散理论、优先吸附—毛细孔 流理论、氢键理论、道南(Donnan)平衡模 型等。
三、反渗透膜
典型的反渗透膜 1）乙酸纤维膜(缩写为CA)
它是目前研究得最多的反渗透或超滤膜材料， 制得的膜具有透水率高，有中等耐氯性，具有很 好的成膜性能及膜较牢固等特点。 2）复合膜 被人们誉为第三代膜，通过选择单体，控制工 艺条件和交联度等，来获得高脱除率和高通量的 脱盐超薄层，其pH值应用范围宽，化学稳定性好， 耐生物降解，以及可满足特定的要求等。
一、概念
反渗透(Revers Osmosis简称RO)技术，是 利用反渗透膜只能透过溶剂(通常是水) 而截留离子物质或小分子物质的选择透 过性，以膜两侧压差为推动力，而实现 的对溶剂与溶质分离的过程。
反渗透膜(reverse osmosis membrane)是 反渗透过程所用的半透膜，只能透过水 分子而不能透过盐分子。
复合膜与CA膜详细对比
醋酸纤维素膜的结构示意图
表皮层，孔径
1%
（8－10）×10－10m
99％
过渡层，孔径 200×10－10m
多孔层，孔径 （1000－4000）×10 －10m
陶氏FILMTEC™复合膜
膜 片 复 合 结 构 图
显微镜下渗透膜的照片
三、反渗透膜
膜的性能决定着反渗透淡化器的性能，衡量一 种膜有无实用价值，要看膜是否具备下列条件
➢ 在医药、食品工业中用以浓缩药液、果汁、咖啡浸液等。 ➢ 印染、食品、造纸等工业中用于处理污水，回收利用废业中有
用的物质等。 ➢ 化工、冶金、制药中，某些产品的制备、提纯、分离。
各种膜分离技术的发展和趋势
反 超 微透 渗 滤 滤析 透
膜 反 活闸 应 化膜 器 传 递
电
控 制
渗 析
气释
体放
渗分
透离
国际上RO膜供应商主要有陶氏化学、美国海德能、美 国通用电气、日本东丽、韩国世韩等等，这些公司占 有的市场份额较大。
在我国，反渗透膜的应用领域主要在苦咸水淡化、水 溶液脱水浓缩和废水再利用等方面，是继美、法、日、 以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家 之一 。
中国90%的RO膜依赖进口，国内最大生厂商是北京沃顿 公司，另外还有长沙的威灵顿，杭州的北斗星，深圳 的惠灵顿 。
➢ 高的截留率和高的透水率； ➢ 强抗微生物侵蚀性能； ➢ 好的柔韧性和足够的机械强度； ➢ 抗污染性能好，使用寿命长，适用pH范围广； ➢ 运行操作压力低； ➢ 制备简单，便于工业化生产； ➢ 耐压致密性好，具有化学稳定性，能在较高温度下应
用。
四、应用
反渗透膜技术应用领域
➢ 海水、苦咸水的淡化制取生活用水，硬水软化制备锅炉用水， 高纯水的制备。近年来，反渗透技术在家用饮水机及直饮水给 水系统中的应用更体现了其优越性。
双极汽化
液膜
膜
低增长 高增长
五、设备
❖主要设备
反渗透操作的基本设备包括预处理过滤器、 高压泵、膜组件。其中膜组件是反渗透操作的 主体设备。
❖膜组件（单元）
➢板式 ➢管式 ➢螺旋卷式 ➢中空纤维式
五、设备
五、设备
上述各种形式的反渗透组件各有特长。但从单 位体积的产水量来看，螺旋卷式和中空纤维式 反渗透器是产水量最高的，工业上的大型实用 装置基本上都是采用这两种反渗透器。在反渗 透市场中，卷式组件的销售量约占74%，中空 纤维约占26%，管式和板框式相对较少。然而， 应当指出的是，从装置的膜面清洗角度来说， 管式装置仍有它独有的特点。
水 反渗透
反渗透膜
错流过滤：在泵的推动下料液平行于膜面流动，与死 端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面 上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的 水平。
二、原理
反渗透技术属于压力驱动型膜分离技 术，操作压力一般为1-10MPa．截留组分 为0.1-1 nm的离子或小分子物质。随着膜 技术的不断发展和迫于能源危机的要求， 人们进行了超低压反渗透膜的开发，现已 可在小于1MPa的压力下进行部分脱盐。
反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是 一种模拟生物半透膜制成的具有一定特 性的人工半透膜。一般用高分子材料制 成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、 芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般 在0.5～10nm之间，透过性的大小与膜本 身的化学结构有关。
二、原理
二、原理
供水
压力（要大于渗透压力） 盐 大分子
反渗透法（回收率40%） 3.5
反渗透法（回收率30%） 4.7
必要热量 （kcal/m3） 616 3010
4042
冷冻法
9.3
8000
溶剂抽提法
25.6
22000
电渗析法
32.2
27692
多级闪蒸法
62.8
54000
注：cal为非国际单位制单位，1卡 = 4.1868J
几个视频
七、举例
东丽海水淡化反渗透膜及应用
常规海水淡化工艺流程图
东丽两段法海水淡化系统工艺流程 (BCS:BrineConversion System)
一段法与两段法制水成本比较
回收率：40% 操作压力：6.5MPa
回收率：60% 操作压力：6.5/8.4MPa
两段法反渗透海水淡化系统的优势
八、现状及展望