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原來低能耗反滲透膜都應(yīng)用到了這幾個(gè)方面

發(fā)布日期：2022-02-10

低能耗反滲透膜技術(shù)具有凈化效率高、成本低和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，使得它在近幾十年的時(shí)間里發(fā)展非常迅速，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海水和苦咸水淡化、純水和超純水制備、工業(yè)或生活廢水處理等領(lǐng)域。

海水和苦咸水淡化

膜法脫鹽在過去的40年里，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)獲取飲用水的重要途徑，為人類解決水資源問題提供了一個(gè)有效途徑。反滲透脫鹽技術(shù)現(xiàn)在的應(yīng)用主要有兩大分支:海水淡化和苦咸水脫鹽。

反滲透海水淡化(SWRO)技術(shù)自上世紀(jì)70年代進(jìn)入海水淡化市場(chǎng)后，發(fā)展十分迅速，現(xiàn)在已經(jīng)占全世界淡化水總產(chǎn)量的44%，世界上將近80%的海水淡化裝置都采用的是反滲透膜技術(shù)。

21世紀(jì)初出現(xiàn)的能量回收技術(shù)使得反滲透膜技術(shù)的生產(chǎn)成本大大降低，能量回收裝置和脫鹽/動(dòng)力混合裝置的發(fā)展極大地提高了反滲透海水淡化系統(tǒng)的能量使用效率。目前，反滲透海水淡化系統(tǒng)的單位能耗已經(jīng)降至3kWh/m3淡水以下。此外，新型反滲透膜組件的設(shè)計(jì)，例如大直徑卷式膜組件以及碟管式反滲透膜（DTRO膜）等，也在一定程度上降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

現(xiàn)在世界上最大的反滲透海水淡化裝置位于以色列的阿什克倫，其2008年的產(chǎn)水量為1.11×108m3，占到以色列全部需求量的13%，產(chǎn)水成本在同行業(yè)中最低。

未來隨著對(duì)大型反滲透系統(tǒng)各個(gè)階段(預(yù)處理、反滲透、能量回收和后處理等)技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的研究和優(yōu)化的不斷深入，反滲透脫鹽在成本和能量利用效率方面的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加的突出。

苦咸水通常指水中總?cè)芙庑怨腆w含量在1000mg/L至15000mg/L之間的水源。由于其較高的含鹽量不適合用于人類生產(chǎn)和生活飲用，按照世界衛(wèi)生組織的規(guī)定，含鹽量低于500mg/L的水才適合人類飲用。目前，碟管式反滲透(DTRO)苦咸水淡化是利用苦咸水生產(chǎn)淡化水中最具競(jìng)爭(zhēng)力的方法，有關(guān)碟管式反滲透苦咸水淡化裝置的設(shè)計(jì)優(yōu)化已經(jīng)相對(duì)成熟。

隨著新制膜材料的發(fā)展以及成本的降低，反滲透膜技術(shù)已經(jīng)逐漸成為脫鹽產(chǎn)業(yè)中的主導(dǎo)，配合特定的預(yù)處理工藝以及膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)，被廣泛應(yīng)用于各種含鹽水質(zhì)的淡化過程。

純水和超純水的制備

純水和超純水是現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的原材料，已被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、微電子、電力、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域。目前，利用反滲透膜技術(shù)生產(chǎn)超純水的工藝已經(jīng)很成熟，反滲透膜能夠有效地降低水的電導(dǎo)率和其中總?cè)芙庑怨腆w的含量，對(duì)大部分鹽類成分的截留率超過95%，并且水通量大。

另外，伴隨著純水制備工藝的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的陽陰離子交換工藝逐漸被反滲透系統(tǒng)取代，傳統(tǒng)的混合離子交換則逐漸被電去離子(EDI)裝置取代，最終發(fā)展成了反滲透(RO)-電去離子(EDI)脫鹽系統(tǒng)，與傳統(tǒng)方法相比，該系統(tǒng)具有出水質(zhì)量高、連續(xù)生產(chǎn)、使用方便、無人值守、不用酸堿、不污染環(huán)境、占地面積小和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)等一系列優(yōu)點(diǎn)，被稱為“綠色”脫鹽系統(tǒng)。

污廢水處理

污廢水資源化具有開發(fā)淡水資源與保護(hù)環(huán)境雙重目的。除了脫鹽與純水的制備外，反滲透（RO）膜應(yīng)用最多的就是在污廢水處理領(lǐng)域，而且絕大多數(shù)是對(duì)廢水的深度處理，所以往往還要結(jié)合其他的預(yù)處理工藝。最近，科威特建立起17418m3/h規(guī)模的超大型反滲透裝置用于污廢水回用。此外，反滲透也開始應(yīng)用于水中微量無機(jī)污染物(主要包括一些重金屬離子)和有機(jī)污染物的去除，以及一些工業(yè)生產(chǎn)廢水的處理，例如制藥廢水、石油化工廢水和煉鋼廢水等領(lǐng)域。

低能耗反滲透膜在應(yīng)用到這些領(lǐng)域時(shí)，主要是通過電荷斥力和空間排阻作用來移除水中的這些化合物，然而廢水中各種雜質(zhì)含量較多，膜表面容易形成沉積層，造成膜性能的急劇下降，所以膜污染和預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)將會(huì)是反滲透系統(tǒng)在應(yīng)用到這些領(lǐng)域時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的方面。

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