第3章  反  渗  透  3-1 反渗透技术的发展概况  3-2 渗透和反渗透现象  3-3 反渗透膜的分离原理  3-4 反渗透膜  3-5 反渗透装置及其流程 3-6 反渗透法的经济效益  3-7 反渗透技术的应用  3-1 反渗透技术的发展概况       所谓反渗透(Revers Osmosis简称 RO)技术，是利用反渗透膜只能透过溶剂(通常是水)而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧压差为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。     人们对反渗透(RO)技术的相关研究虽然起源较早，但直到20世纪60年代Loeb和Sourirajan制备出第1张不对称反渗透膜之后，反渗透膜技术才逐步进入工业化阶段。      1748年  Nonet首次发现渗透现象。     1887年  Van’t Hoff以Preffer的结论出发，建立了完整的稀溶液理论，给出了计算渗透压的关联式。     1905年 Einstein进一步进行了渗透压的理论研究。     1930年  Sollner进行了反渗透的初步研究，当时人们称之为“反常渗透”。     1953年  美国的C．E Reid教授发现醋酸纤维素类具有良好的半透性。     1962年  Loeb和Sourirajan以醋酸纤维素(CA)为原料，采用氯酸镁水溶液为添加剂，制成了具有历史意义的高脱盐率(98．6％)、高水通量、在操作压力为10.1 MPa下，纯水通量为259L／(d·m2)]的不对称反渗透膜。    该膜由一层很薄的致密层(厚度约15~25 nm)和一个多孔性支撑层( 100μm)组成。不对称膜的制备成功，成为膜发展史上的第一个里程碑。      1963年  Manjikion对CA膜进行了改性。    1968年  Saltonstall研制了CA-CTA(三醋酸纤维素)共混膜，Du Pont公司开发了α-PA反渗透膜。     1969年  美国General Electrie公司开发了α-PA (聚酰胺)膜，将其应用于废水处理领域。     1970年  Du Pont公司推出α-PA中空纤维膜，并将其用于苦咸水脱盐；同年，CTA的优良脱盐性能被美国的Dow Chemical公司发现；美、德、中国和前苏联也相继开发出了自己的聚酰亚胺RO膜和聚砜酰胺RO膜。    1970年  聚乙烯亚胺与甲苯二异氰酸酯在聚苯乙烯(PS)基膜上复合成NS-100复合膜，成为膜技术发展史上又一个里程碑；    随后，人们大多进行膜材料的开发，以便不断提高膜性能和满足特殊应用的要求，在膜的形态结构上并没有大的革新。      1971年　美国Celanese Research公司以PBI(聚苯并咪唑)为材质开发出了不对称耐热膜。     1972年　法国Phone-Poulence，S．A公司开发出了S-PS不对称耐热反渗透膜；意大利Credali公司以聚哌嗪酰胺为膜材料制备了不对称耐氯膜。     1975年　乙二胺改性聚环氧氯丙烷与间苯二甲酰氯界面聚合成了PA－300复合膜。     1980年 间苯二胺与均苯三甲酰氯界面聚合成了FT-30膜。     1983年 均苯三胺与TMC和IPC界面聚合成了UTC-70膜。     1986年　FT－30SW膜制备成功，比FT-30系列膜表面更加致密。 目前，反渗透已成为海水和苦咸水淡化最经济的技术。据统计，反渗透技术自1969年进入淡水化市场后，到1995年已占当年世界淡水化市场的88％；年销售额也不断增长，下图表述了1990~1995年8种主要分离膜的年销售额的增长情况。       我国膜分离技术的开发是从1958年研究离子交换膜开始的，对反渗透技术的研究则始于20世纪60年代。      1965年  对CA膜进行了改性。      1967年  展开了全国海水淡化大会战。     1968年  CA不对称膜研制成功。     20世纪70~80年代  卷式和中空纤维组器研制成功。     20世纪90年代  试制了反渗透~纳滤复合膜，开始开发低压的CA-CTA膜。       在我国，反渗透膜的应用领域主要在苦咸水淡化、水溶液脱水浓缩和废水再利用等方面，是继美、法、日、以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一 。例如： 在浙江省舟山市的嵊山岛建成的反渗透海水淡化系统工程，于1997年正式投入使用，至今运转良好，产水量为500 t／d； 于1999年在大连场海县建成并投产了日产淡水量1000t的海水淡化站； 日前，我国最大的日产18000t苦咸水淡化工程在河北沧州建成投产。     鉴于国际淡化市场的发展趋势，我国应加强反渗透淡化技术的研究和应用开发。  解决水危机海水淡化已经成为21世纪的朝阳产业  据报道：21世纪将是水的世纪。 20世纪初，国际上就有“19世纪争煤、20世纪争石油、21世纪争水”的说法。地球表面的2/3被水覆盖，可谓水资源极为丰富，但地球上水的总储量中97%是咸水（包括海水和苦咸水），在余下的3%的淡水中，又有77%是人类难以利用的两极冰盖、冰川、冰雪。人类实际可利用的淡水只占全球水总量的0.7%，而且大部分属于不可再生的枯竭性地下水。  根据联合国统计，全球淡水消耗量20世纪初以来增加了约6～7倍，比人口增长速度高2倍，全球目前有14亿人缺乏安全清洁的饮用水，即平均每5人中便有1人缺水。估计到2025年，全世界将有近1/3的人口（23亿）缺水，波及的国家和地区达40多个，中国是其中之一。 中国被联合国认定为世界上13个最贫水的国家之一。 我国淡水资源总量名列世界第六，但人均占有量仅为世界平均值的1/4，目前我国有300个城市缺水，其中110个城市严重缺水，主要分布在华北、东北、西北和沿海地区，水已经成为这些地区经济发展的瓶颈。2010年后，我国将进入严重缺水期，有专家估计，2030年前中国的缺水量将达到600亿立方米。因此，为保证我国经济的可持续发展，淡水资源问题的解决已迫在眉睫。  解决水危机的途径——海水淡化  我国海岸线的总长为32647公里，被列为海洋大国，而且沿海和中西部地区拥有极为丰富的地下苦咸水资源，在地下取水和跨区域调水受到越来越多的条件限制的情况下，开发利用海水和苦咸水资源，进行海水（苦咸水）淡化就成为开源节流、解决我国淡水紧缺的一条有效的重要战略途径。 而且，发展海水（苦咸水）淡化技术，向大海要淡水也已经成为当今世界各国的共识。   海水淡化技术及发展  1． 海水淡化方法 　　海水淡化，亦称海水脱盐，是通过装置和设备除去海水中盐分并获得淡水的工艺过程。海水淡化的方法可分为蒸馏法和膜法。 　海水淡化的蒸馏法主要有：多级闪蒸（MSF）、低温多效（LT-MED）和压汽蒸馏（MVC）三种技术。前两种技术主要采用蒸汽作热源，多与电厂结合、抽取透平的乏汽制造蒸馏水。压汽蒸馏技术是利用热泵蒸发技术，它仅使用电能，应用对象主要是没有热源的岛屿地区。 膜法主要指反渗透（RO）技术，它利用半透膜，在压力下允许水透过而使盐分和杂质截留的技术。　　 海水淡化是当今世界竞相研究的高新技术，美、法、日、以色列等国的技术已经非常发达，而且已形成海水淡化产业。 我国的海水淡化技术研究始于50年代，经过40多年的发展，也培养和锻炼了自己的海水淡化专门人才，组建了一些专门科研开发机
第3章反渗透.ppt