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技术经济综述

反渗透技术及其在我国电厂
的应用和发展趋势

谢春生,张小平,黄瑞敏
(华南理工大学,广东广州510640)

[摘要]介绍反渗透技术的主要原理和在我国电厂水处理中应用的现状,以及超滤、微滤用于反渗透的
预处理和电去离子(EDI)用于反渗透水处理的后续处理的原理及其应用结果。认为上述几种技术的联合
应用是电厂锅炉补给水处理的发展趋势。

[关键词]反渗透;超滤;微滤;电去离子;电厂

[中图分类号]TM621.8[文献标识码]A[文章编号]10023364(2006)07000704

渗透现象早在1784年就已由法国的Nollet首次机理是由于溶剂与溶质在膜中的溶解,然后在化学位
得到证明,但直到20世纪50年代,科学家们才开始利差的推动力下,从膜的一侧向另一侧扩散,直至透过
用反渗透或超滤作为溶液中溶质和溶剂的有效分离方膜。溶质和溶剂在膜中的扩散服从菲克(Fick)定理。
法,并使其作为一种实验室技术。1960年美国加利福物质的渗透能力不仅取决于扩散系数,而且取决于其
尼亚大学的Loeb和Sourirajan研制出世界第一张不在膜中的溶解度。溶质的扩散系数比水的扩散系数小
对称醋酸纤维素膜,从而使反渗透膜工业化应用成为得越多,高压下水在膜内的移动速度就越快,因此透过
可能[1]。此后,反渗透的应用得到了迅速的发展,应用膜的水分子数量就比通过扩散而透过去的溶质数量更
范围也在不断扩大。在国外,反渗透水处理技术应用多。
于电力工业已相当普遍(据统计,1992年60%的电厂
锅炉补给水应用了反渗透技术);我国自20世纪70年1.2反渗透(RO)装置的膜材料与形式
代末首次在电厂水处理中引入反渗透技术以来,反渗膜材料是制造各种优质反渗透膜的基础。膜材料
透技术已经在我国电厂中得到了越来越广泛的应用。已有多种,但以有机高分子材料应用最为广泛。目前
主要应用的膜材料是醋酸纤维素膜(CA膜)、芳香聚
1反渗透的分离原理及形式酰胺膜(PA膜)和复合膜3种,它们各有优缺点。复合
膜的出现是反渗透膜制造工艺上的重要变革。通常复
1.1分离原理合膜具有更大的透水量、更高的脱盐率和较小的衰减
反渗透的透过机理,自20世纪50年代以来,许多系数,它的出现降低了反渗透膜的使用压力,延长了膜
学者先后提出了各种不对称反渗透膜的透过机理和模的寿命,提高了反渗透技术的经济性。
型。比如氢键理论、优先吸附毛细孔流理论、溶解扩膜元件是膜材料的组装形式,也是反渗透系统的
散理论等[2]。目前通常认为,Lonsdale和Riley等人基本分离单元。目前,工业上使用的膜元件主要有管
提出的溶解扩散理论较好地说明膜透过现象[3]。该理式、板框式、中空纤维式和螺旋卷式[4]。管式和板框式
论假定膜是无缺陷的完整的膜,溶剂与溶质透过膜的是早期反渗透结构形式。中空纤维式和螺旋卷式是管

作者简介:谢春生(1980),男,华南理工大学资源科学与造纸工程学院2003级在读硕士研究生,研读方向为水污染控制与给水净化。

热力发电·2006(07)7
技术经济综述

式和板框式的改进和发展,也是目前应用较多的膜构虑制水成本。美国DOW化学公司经技术经济比较后
型。尤其是螺旋卷式,由于多采用制造工艺较先进的认为,由于复合膜的出现,适宜采用反渗透预处理的含
复合膜,各项性能均较好,不易污染,单位处理量大且盐量分界点从1978年的325mg/L降到1982年的
可低压运行,投资和运行费用均较低,膜寿命长,因此130mg/L[7]。现在国外通常认为原水含盐量大于75
适用范围较广,应用最为普遍。mg/L以上采用反渗透预处理是经济的。在国内究竟
多高含盐量的原水采用反渗透比较经济有不同的看
2反渗透在我国电厂中的应用现状法。2000年颁发的火力发电厂设计技术规程(化学相
关)指出:当原水溶解固形物为(500～700)mg/L时,
2.1常用的工艺流程应进行系统技术经济比较,确定是否采用反渗透等预
目前离子交换仍然是国内电厂锅炉补给水制备的除盐装置;当原水溶解固形物大于700mg/L时,可采
主要方法。它的缺点是需要酸碱再生,且有酸碱性废用反渗透等预除盐装置[8]。而朱小莎等人认为当进水
液排放,操作麻烦。当反渗透技术出现时,采用反渗透含盐量大于500mg/L时,采用反渗透预脱盐是经济
制备纯水的技术就受到广泛重视,越来越多的电厂锅的[5]。王建新则认为当含盐量大于200mg/L时,以
炉补给水处理应用了反渗透技术。电力行业中要求锅反渗透作为预脱盐的处理系统比离子交换处理系统经
[9]
炉补给水的电导率<0.2μS/cm,SiO2<0.02mg/L,济。总之,原水含盐量越高,反渗透预除盐优势越明
但是由于反渗透出水电导率通常在(10～50)μS/cm,显,其经济性随反渗透成本