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水處理技術基礎知識（3）

1、膜分離過程分類 
  膜法液體分離技術的基礎是分離膜，通常分離膜是由表面一層非常?。ê穸仍?.20~0.25 微米）而致密的皮層和該皮層下厚度約為100微米的多孔支撐層組成。致密皮層為起到分離作用的功能層。從分離精度上劃分，一般可分為四類：微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO)，它們的過濾精度按照以上順序越來越高。 
  <微濾 MF>     能截留 0.1-1 微米之間的顆粒。微濾膜允許大分子和溶解性固體（無機鹽）等通過，但會截留住懸浮物，細菌，及大分子量膠體等物質。微濾膜的運行壓力一般為0.3-7bar。 
  <超濾 UF>    能截留 0.002-0.1微米之間的大分子物質和雜質。超濾膜允許小分子物質和溶解性固體（無機鹽）等的通過，同時將截留下膠體，蛋白質，微生物和大分子有機物，用于表示超濾膜 
  孔徑大小的切割分子量范圍一般在 1,000-500,000 之間，超濾膜的運行壓力一般為 0.3-5bar。 

 <納濾 NF>    能截留納米級（0.001 微米）的物質。

  納濾膜的操作區(qū)間介于超濾和反滲透之間，其截留有機物質的分子量約為 200-800MW 左右，截留溶解鹽類的能力為 20%-98%之間，對可溶性單價離子的去除率低于高價離子，如對氯化鈉及氯化鈣的去除率為 20%-80%，而對硫酸鎂和硫酸鈉的去除率為 90%-98%。納濾一般用于去除地表水中的有機物和色素、地下水中的硬度及鐳，且部分去除溶解鹽、食品和醫(yī)藥生產(chǎn)中有用物質的提取、濃縮等。納濾膜的運 行壓力一般為3.5-30bar。 
  <反滲透 RO> 是最精細的一種膜分離產(chǎn)品，其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機物，同時允許水分子通過。醋酸纖維類反滲透膜脫鹽率一般大于95%，反滲透復合膜脫鹽率一般大于99%。反滲透膜廣泛應用于苦咸水及海水淡化，鍋爐補給水，工業(yè)純水及電子級高純水制備，飲用純凈水生產(chǎn)，廢水處理和特種分離等過程。在離子交換前使用反滲透可達幅度降低操作費用 和廢水排放量。反滲透納濾膜的運行壓力一般介于苦咸水的 12bar 到海水的 70bar。 

2、反滲透膜的材料與結構 
  反滲透膜是一種用特殊材料和加工方法制成的具有選擇性透過性能的薄膜。它能在外加壓力 的作用下，使水溶液中的某些組分透過，另一些組分被阻擋，從而達到凈化分離的目的。常用作反滲透的濾膜有兩種，分別是醋酸纖維素膜（CA）和聚酰胺復合 膜。這兩種膜 KMS均能提供。纖維素經(jīng)酯化生成三醋酸纖維，再經(jīng)二次水解成混合醋酸纖維。醋酸纖維膜有兩個主 要缺點，一是易受微生物侵蝕而降解，從而使膜的脫鹽率降低；二是 pH 值耐受范圍較窄，通常為4～7，在酸性堿性條件下易水解，另外，CA膜運行壓力相對較高。但醋酸纖維素膜具有耐氯的優(yōu)點。 
 聚酰胺復合膜的分離層為高交聯(lián)度的全芳香聚酰胺，由苯三酰氯和苯二胺聚合而成，具有極高的化學物理穩(wěn)定性和耐久性。復合膜膜片有三層組成，分別是底層具有 支撐作用的聚酯無紡布， 厚度約為 120 微米左右；底層上澆注的聚砜中間層，厚度約為20微米左右；最上層是具有分離作用的聚酰胺功能層，厚度約為  0.2 微米左右。與醋酸纖維膜相比，復合膜具有更高的水通量、更低的操作壓力、更高的脫鹽率、更好的化學穩(wěn)定性，可以用強酸強堿進行清洗，但復合膜的耐氧化性較 CA 膜差。 

3、反滲透系統(tǒng)性能的影響因素 
 反滲透和納濾的兩個?重要的分離特性指標是脫鹽率、水通量（產(chǎn)水量），這兩個指標主要受溫度、壓力、回收率、進水含鹽量和pH值等因素的影響。 
  當然，影響反滲透系統(tǒng)的使用性能的因素還有很多，如：時間、要去除離子的價態(tài)以及分子量的大小和結構、邊界層效應等。時間是一個重要的影響因素，伴隨著時間的推移，膜的壓緊，“A”值會減小，膜的通量會發(fā)生衰減。通量衰減是壓力和溫度的函數(shù)。在一定的溫度下，壓力越高，衰減越快。相反，“B”值是伴隨著時 間的推移而增加的。因此，膜使用的時間越長，產(chǎn)水量會下降，脫鹽率也會下降。一般說來，多價態(tài)的離子較一價離子容易去除些，脫除率會更高。分子量越大的離 子越容易去除，有分支結構的離子也會容易去除些。邊界層的厚度越大，脫鹽率會下降，因此提高進水流量、增大錯流流速，會減小邊界層的厚度，從而提高脫鹽 率。

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