反渗透膜及膜装置的类型

反渗透膜及膜装置的类型

1、反渗透膜类型
一般来说，反渗透膜应具备以下性能：
①单位面积上透水量大，脱盐率高；
②机械强度好，多孔支撑层压实作用小；
③化学稳定性好，耐酸、碱腐蚀和微生物侵蚀；
④结构均匀，使用寿命长，性能衰降慢；
⑤制膜容易，价格便宜，原料充足。
影响膜性能因素：
①回收率/转变率；
③压力；
④压密；
⑤浓差极化。
据此，目前较常用膜类型有：
①醋酸纤维膜（CA膜）
CA膜又可以分为平膜、管式膜和中空纤维膜几类。CA膜具有反渗透膜所需三个基本性质：高透水性、对大多数水溶性组分渗透性相当低、具有良好成膜性能。
②聚酰胺膜（PA膜）
聚酰胺膜又可以分为脂肪族聚酰胺膜、芳香聚酰胺膜（成膜材料为芳香聚酰胺、芳香聚酰胺-酰肼以及一些含氮芳香聚合物）
③复合膜
这是近些年来开发一种新型反渗透膜，它是由很薄致密符合层与高空隙率基膜复合而成，它膜通量相同条件下比非对称膜高约50%－100%。目前复合膜有以下几种：
a.交联芳香族聚酰胺复合膜（PA）；
b.丙烯-烷基聚酰胺和缩合尿素复合膜；
c.聚哌嗪酰胺复合膜；
d.氧化锆-聚丙烯酸复合膜。
2、反渗透装置型式
1）板框式反渗透装置
这种形式装置由Aerojet通用公司发展起来，教适合于小和低压工厂。膜支撑体一种圆形平板上，这块平板称为多孔板，常见有不锈钢多孔板和聚氯乙烯多孔板，产水多孔板汇集起来。这种装置存以下缺点：①安装和维护费用高，②进料分布不均匀，③流槽窄，④多级膜装卸复杂，⑤单位体积中膜比表面积低，产水量少。
尽管有这些缺点，但它结构简单可靠，体积比管式装置小，小规模生产场所有一定优势。
2） 管式反渗透装置
这种装置实际应用中是很有意义。它能够处理含悬浮颗粒和溶解性物质液体，像沉淀一样管式装置中把料液进行浓缩，运行期间系统处处都可以保持良好排水作用，适当调节水力条件，常常可以预防溶液浓缩弄脏或堵塞膜。其主要优缺点可以归纳如下：
优点：①能够处理含悬浮固体溶液，②合适流动状态就可止浓差极化和膜污染等，并容易调整。
缺点：①设备端部用膜较多，装置制造和安装费用较昂贵。②单位体积中膜比表面积小。③必须把管子外部包起来。④要使用支撑材料
3）螺旋式反渗透装置
美国通用原子公司（Gulf General Atomic Co）发展了这种装置。这种螺旋式结构中间为多孔支撑材料，两边是膜“双层结构”，它末端是冲孔塑料管。双层膜边缘与多孔支撑材料密封形成一个膜袋（收集产水），膜袋之间再铺上一层隔网，然后沿中心管卷绕这种多层材料（膜/多孔支撑材料/膜/料液隔网），就形成了一个螺旋式反渗透组件。将卷好螺旋式组件，放入压力容器中，就成为完整螺旋式反渗透装置。使用这种螺旋式反渗透装置时应注意：①中心管主要褶皱处泄露②膜及支撑材料粘结线上发生皱纹③胶线太厚可能会产生张力或压力不均匀④支撑材料移动会使膜支撑不合理，导致平衡线移动⑤膜上有小孔洞，这是膜质量不合格所致。
目前，美国制作螺旋式组件已实现机械化，采用一种0.91m滚压机，连续喷胶将膜与支撑材料粘密封结一起，并滚转成螺旋式组件，牢固后不必打开即可使用。
螺旋式组件主要优缺点是：
优点：①单位体积中膜表面积比率大②压力导管设计简单，具有扰性，安装和更换容易，结构可以紧密放一起。
缺点：①料液含悬浮固体时不适宜②料液流动路线短③压力消耗高④再循环浓缩困难。
4）中空纤维式反渗透装置
美国杜邦公司和道斯化学公司提出用纯中空纤维素作为反渗透膜，制造出中空纤维式反渗透装置。这种装置类似于一端封死热交换器，其中含有外径50μm、内径25μm；装成一种圆柱形耐压容器中，或是将中空纤维弯成U形装入耐压容器中，这种中空纤维极细，通常可以装填几百万根。高压溶液从容器旁打进去，中空纤维膜外壁，从中空纤维管束另一端把渗透液收集起来，浓缩后料液从另一端连续排掉。
中空纤维式反渗透装置主要优缺点如下：
优点：①单位体积中膜表面积比率高，一般可达到16000－30000m2/m3，组件可以小型化；②膜不需支撑材料，中空纤维本身可以受压而不破裂。
缺点：①膜表面去污困难，料液需经严格预处理；②中空纤维膜一旦损坏是无法更换。
由此我们可以给优质反渗透装置作出以下要求：
① 对膜能提供合适支撑
② 处理溶液整个膜面上必须均匀分布
③ 最小能耗情况下，对处理溶液提供良好流动状态
④ 单位体积中膜有效面积比率高
⑤ 组件容易拆卸和更换
⑥ 便于膜拆卸和组装
⑦ 运行压力下，有效工作时安全与可靠性高
⑧ 外部泄露能尽可能从压力变化上发现
⑨ 建造、维护费用都是方便。