反渗透技术在海水淡化中应用.doc

**职业技术学院

毕业设计（论文）

20-----级应用化技术专业

题目：浅析反渗透在海水淡化中的应用
毕业时间：20----年6月
学生姓名：--------
指导教师：--------
班级：20------级应用化工技术

二〇年月日
酒泉职业技术学院届各专业
毕业论文（设计）成绩评定表
姓名----------班级----级应用化工技术（--）专业应用化工技术指导教师第一次指导意见

指导教师第二次指导意见

指导教师第三次指导意见

指导教师评语及评分

成绩：签字（盖章）年月日答辩小组评价意见及评分

成绩：签字（盖章）年月日教学系毕业实践环节指导小组意见

签字（盖章）年月日学院毕业实践环节指导委员会审核意见

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浅析反渗透在海水淡化中的应用
摘要：海水淡化自古以来就是人们梦寐以求的，现在已经变为现实，尤其是近几年来，反渗透技术由于其投资少、能耗低、成本便宜、建设周期短等优点。已多次在国际海水淡化会化招标中胜出。本文主要介绍反渗透技术的发展，介绍了膜、组器、设备以及应用工艺的创新性开拓，其中包括不对称膜、复合膜。
关键词：海水淡化，渗透，反渗透，膜分离
引言
海水的组成很复杂，已知海水中含有80多种化学元素，主要以离子形式存在。在海水浓缩、结晶过程中，则以盐的形式析出。其中Cl-，Na+，Mg2+等11种含量超过1×10-6的元素是海水的主要成份，占海水总含盐量的99.58%。此外，海水中还存在某些同位素，重要的有氢的同位素氘等。海水中也溶解有多种气体，含量最多的为二氧化碳、氮和氧。空气中的稀有气体氩、氦和氖，在海水中也有微量存在。溶解在海水中的二氧化碳，与淡水中的情况不同，淡水中的二氧化碳主要是以游离状态存在，可用煮沸或减压等方法驱除。海水中的二氧化碳除少量是游离状态外，主要是以碳酸根及碳酸氢根形式存在，需加入强酸方可逐出，用一般的方法难以驱逐。海水中还含有各种数量不等的无机和有机悬浮物，因此要从海水中提取淡水并不是一件很容易的事。
世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题。作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。反渗透法于20世纪70年代起用于海水净化，经过几十年的发展，随着反渗透膜性能提高、预处理技术进步、能量回收率的提高等，已成为投资最省、成本最低、应用范围广泛的海水淡化技术，也是目前最清洁的方法。
一、反渗透简介
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：
N＝Kh(Δp－Δπ)
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：
π＝iCRT
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，目前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。
（一）反渗透的基本原理
渗透现象早在1748年就由一位名叫阿倍•诺伦特的科学家发现：如果两种不同含盐量的液体用半透膜把它们隔开，那么低盐度腔处的水分子会穿过半透膜向高盐度腔运动，这个过程被称为“渗透”。
如图1所示，如果用一个只有水分子才能透过的薄膜（即半透膜）将一个容器隔成两部分，在半透膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度（见图la）。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了（见图1b,)，这种现象就叫做渗透现象。但是盐水液面的升高并不是无止境的，而是到了一定高度后，产生的压力抑制了淡水进一步向盐水的渗透，从而渗透的自然趋势被此压力所抵消而达到渗透平衡状态，这时半透膜两端液面差所代表的平衡压力被称为“渗透压”（见图lb）。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。如果在盐水腔一侧施加一个大于“渗透压”的压力，那么盐水中的水分子会透过半透膜向淡水腔一侧移动（见图1c,）。这种现象与