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原來低能耗反滲透膜都應用到了這幾個方面

發布日期:2022-02-10


  低能耗反滲透膜技術具有凈化效率高、成本低和環境友好等優點,使得它在近幾十年的時間里發展非常迅速,已經廣泛應用于海水和苦咸水淡化、純水和超純水制備、工業或生活廢水處理等領域。

  海水和苦咸水淡化

  膜法脫鹽在過去的40年里,已經發展成為一個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有效途徑。反滲透脫鹽技術現在的應用主要有兩大分支:海水淡化和苦咸水脫鹽。

  反滲透海水淡化(SWRO)技術自上世紀70年代進入海水淡化市場后,發展十分迅速,現在已經占全世界淡化水總產量的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。

  21世紀初出現的能量回收技術使得反滲透膜技術的生產成本大大降低,能量回收裝置和脫鹽/動力混合裝置的發展極大地提高了反滲透海水淡化系統的能量使用效率。目前,反滲透海水淡化系統的單位能耗已經降至3kWh/m3淡水以下。此外,新型反滲透膜組件的設計,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的運行成本。

  現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年的產水量為1.11×108m3,占到以色列全部需求量的13%,產水成本在同行業中最低。

  未來隨著對大型反滲透系統各個階段(預處理、反滲透、能量回收和后處理等)技術和系統設計方面的研究和優化的不斷深入,反滲透脫鹽在成本和能量利用效率方面的優勢會更加的突出。

  苦咸水通常指水中總溶解性固體含量在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和生活飲用,按照世界衛生組織的規定,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淡化水中最具競爭力的方法,有關碟管式反滲透苦咸水淡化裝置的設計優化已經相對成熟。

  隨著新制膜材料的發展以及成本的降低,反滲透膜技術已經逐漸成為脫鹽產業中的主導,配合特定的預處理工藝以及膜系統設計,被廣泛應用于各種含鹽水質的淡化過程。

  純水和超純水的制備

  純水和超純水是現代工業中一種十分重要的原材料,已被廣泛應用于半導體、微電子、電力、化工和醫藥等領域。目前,利用反滲透膜技術生產超純水的工藝已經很成熟,反滲透膜能夠有效地降低水的電導率和其中總溶解性固體的含量,對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步,傳統的陽陰離子交換工藝逐漸被反滲透系統取代,傳統的混合離子交換則逐漸被電去離子(EDI)裝置取代,最終發展成了反滲透(RO)-電去離子(EDI)脫鹽系統,與傳統方法相比,該系統具有出水質量高、連續生產、使用方便、無人值守、不用酸堿、不污染環境、占地面積小和運行經濟等一系列優點,被稱為“綠色”脫鹽系統。

  污廢水處理

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

  低能耗反滲透膜在應用到這些領域時,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,所以膜污染和預處理系統設計將會是反滲透系統在應用到這些領域時應該重點關注的方面。
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