反渗透制高纯水实验1.doc

一、实验目的
1、熟悉反渗透制备纯水的工艺流程；
2、掌握反渗透膜分离的操作技能；
3、了解测定反渗透膜分离的主要工艺参数。
二、实验原理
工业化应用的膜分离包括微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、渗透汽化（PV）和气体分离（GS）等。根据不同的分离对象和要求，选用不同的膜过程。
图1膜的截留示意图
反渗透（RO）技术是20世纪60年代发展起来的以压力为驱动力的膜分离技术，它借助外加压力的作用使溶液中的溶剂透过半透膜而阻留某些溶剂，是一种分离、浓缩和提纯的有效手段。由于反渗透技术具有无项变、组件化、流程简单、操作方便、耗费低等特点，在诸多水处理中，反渗透被认为是最先进的方法之一，发展十分迅速，已广泛应用于海水、苦咸水淡化、工业污水处理、纯水和超纯水制备领域。
反渗透膜通常认为是表面致密的无膜孔，可截留1-10A小分子物质，反渗透膜能截留水体中绝大多数的溶质。反渗透净水就是以压力为推动力，利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择通过性，从含有多种无机物、有机物和微生物的水体中，提取纯净水的物质分离过程。其原理如图2，
C．反渗透
a.渗透
b.平衡

纯水
膜
咸水
纯水
膜
咸水
咸水
纯水
膜

如图（a）所示，半透膜将纯水与咸水分开，水分子将从纯水一侧通过膜向咸水一侧透过，结果使咸水一侧的液位上升，直到某一高度，即渗透过程。
图（b）所示，当渗透达到动态平衡状态时，半透膜两侧存在一定的水位差或压力差，此为制定温度下溶液的渗透压N。
图（c）所示,当咸水一侧施加的压力P大于该溶液的渗透压N，可迫使渗透反响，实现反渗透过程。
在高于渗透压的压力作用下，咸水中的化学位升高，超过纯水的化学位，水分子从咸水一侧反向地通过膜透过到纯水一侧，使咸水得到淡化，这就是反渗透脱盐的基本原理。
膜的性能是指膜的物化稳定性和膜的分离透过性。膜的物化稳定性的主要指标是：膜材料、膜允许使用的最高压力、温度范围、适用的PH范围，以及对有机溶剂等化学药品的抵抗性等。膜的分离透过性指在特定的溶液系统和操作条件下，脱盐率、产水流量和流量衰减指数。
三、实验设备及工艺流程
本装置采用反渗透膜过滤与离子交换技术相结合，以城市自来水为原料，制备高纯水供实验特殊分析使用，出水水质可自动检测，装置操作简单，稳定性好，具有很高的实用价值。
（1）纯水制备流程离子交换

超纯水
反渗透脱盐

20微米精滤
自来水
净水

浓缩水

系统允许压力范围为0～1.2Mpa，超过1.2MPa时，为保护膜组件及设备，压力保护器会切断输液泵电流。

（2）反渗透制纯水实验装置流程图
净水

原水

P

c
p

纯水
P

四、实验内容及操作步骤
1、实验内容：
记录不同操作压力下的浓缩液流速、透过液流速、出口纯水电阻值，比较不同操作压力与膜通量的关系。
2、.注意事项：
增压泵启动时，请注意泵前管道充满液体，以防损坏。如发生上述现象，请立即切断电源。
3、操作步骤：
开启房间自来水总阀。
接通自来水。
开泵。
系统约稳定20分钟，出口水质基本稳定（出水电阻率电导值不低于5MΩ·cm），记录纯水电阻值，同时记录浓缩液、透过液流量，计算回收率；
在0.5—1Mpa内改变膜出口阀门开度，调节系统操作压力。
待系统稳定后，记录不同压力下纯水电阻值，浓缩液、透过液流量。
开启离子交换树脂，制备超纯水，出水电导值不低于8MΩ·㎝，最好达到12MΩ·㎝。
停车时，先关闭输液泵及总电源，随后关闭自来水进水。
五、实验数据处理
给水流速Qf=Qb+Qt
纯水回收率

Qf、Qb、Qt分别表示平均给水流量、浓缩液流量速、透过液流速；N表示纯水回收率
膜通量通常用单位时间内通过单位膜面积的透过物Jw表示，

J——透过速率，m3/(㎡·h)或kg/(㎡·h)；V——透过组分的体积或质量，m3或kg；
S——1，㎡，2521型反渗透膜的有效面积为1.1㎡；t——操作时间，h。
实验中测定的是两支膜的膜通量。

操作压力：0.4MPa原料水电导率：106.9us/cm室温：22.3C
一定压力下去离子水的回收率
序号浓缩液流量Qb
ml/s透过液流量Qt
ml/s回收率N/%出口纯水电导率us/cm179.410.611.89.70281.410.811.79.26
高纯水在不同压力P下的膜通量Jw
序号操作压力
/MPa透过液流量
ml/s膜通量Jwml/(㎡·s)出口纯水电阻MΩ·cm10.513.05.914.1220.717.77.79.4830.922.610.38.23

由曲线图可以看出，随着操作压力的增大，膜通量增大，透过液流量增大。原料水中的杂质无法透过渗透膜，所以透过液的电阻相对