Ⅰ 反渗透原理的技术基础
渗透膜早已存在于自然界中,但直到年,Nollet发现水能自然的扩散到装有酒精溶液的猪膀胱内,人类才发现了渗透现象。
自然的渗透过程中,溶剂通过渗透膜从低浓度向高浓度部分扩散;而反渗透是指在外界压力作用下,浓溶液中的溶剂透过膜向稀溶液中扩散,具有这种功能的半透膜称为反渗透膜,也称RO(Reverse Osmoses)膜。
世界上从反渗透过程的传质机理及模型来说,主要有三种学说:
1、溶解-扩散模型
Lonsdale等人提出解释反渗透现象的溶解-扩散模型。他将反渗透的活性表面皮层看作为致密无孔的膜,并假设溶质和溶剂都能溶于均质的非多孔膜表面层内,各自在浓度或压力造成的化学势推动下扩散通过膜。溶解度的差异及溶质和溶剂在膜相中扩散性的差异影响着他们通过膜的能量大小。其具体过程分为:第一步,溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解;第二步,溶质和溶剂之间没有相互作用,他们在各自化学位差的推动下以分子扩散方式通过反渗透膜的活性层;第三步,溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。
在以上溶质和溶剂透过膜的过程中,一般假设第一步、第三步进行的很快,此时透过速率取决于第二步,即溶质和溶剂在化学位差的推动下以分子扩散方式通过膜。由于膜的选择性,使气体混合物或液体混合物得以分离。而物质的渗透能力,不仅取决于扩散系数,并且决定于其在膜中的溶解度。
溶剂和溶质在膜中的扩散服从Fick定律,这种模型认为溶剂和溶质都可能溶于膜表面,因此物质的渗透能力不仅取决于扩散系数,而且取决于其在膜中的溶解度,溶质的扩散系数比水分子的扩散系数要小得多,因而透过膜的水分子数量就比通过扩散而透过去的溶质数量更多。
2、 优先吸附—毛细孔流理论
当液体中溶有不同种类物质时,其表面张力将发生不同的变化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有机物质,可使其表面张力减小,但溶入某些无机盐类,反而使其表面张力稍有增加,这是因为溶质的分散是不均匀的,即溶质在溶液表面层中的浓度和溶液内部浓度不同,这就是溶液的表面吸附现象。当水溶液与高分子多孔膜接触时,若膜的化学性质使膜对溶质负吸附,对水是优先的正吸附,则在膜与溶液界面上将形成一层被膜吸附的一定厚度的纯水层。它在外压作用下,将通过膜表面的毛细孔,从而可获取纯水。
3、 氢键理论
在醋酸纤维素中,由于氢键和范德华力的作用,膜中存在晶相区域和非晶相区域两部分。大分子之间存在牢固结合并平行排列的为晶相区域,而大分子之间完全无序的为非晶相区域,水和溶质不能进入晶相区域。在接近醋酸纤维素分子的地方,水与醋酸纤维素羰基上的氧原子会形成氢键并构成所谓的结合水。当醋酸纤维素吸附了第一层水分子后,会引起水分子熵值的极大下降,形成类似于冰的结构。在非晶相区域较大的孔空间里,结合水的占有率很低,在孔的中央存在普通结构的水,不能与醋酸纤维素膜形成氢键的离子或分子则进入结合水,并以有序扩散方式迁移,通过不断的改变和醋酸纤维素形成氢键的位置来通过膜。
在压力作用下,溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点——羰基上的氧原子形成氢键,而原来水分子形成的氢键被断开,水分子解离出来并随之移到下一个活化点并形成新的氢键,于是通过一连串的氢键形成与断开,使水分子离开膜表面的致密活性层而进入膜的多孔层。由于多孔层含有大量的毛细管水,水分子能够畅通流出膜外。
Ⅱ 什么是一级反渗透水什么是二级反渗透水
一级反渗透是指一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离版操作。因为它和权自然渗透的方向相反,故称反渗透。
根据各种物料的不同渗透压,就可以使用大于渗透压的反渗透压力,即反渗透法,达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
二级反渗透是指借助压力使水分子强迫透过对水分子有选择透过作用的反渗透膜,即是反渗透净水的原理。
这种装置为反渗透装置根椐各种物料的不同渗透压,可以大于渗透压的反渗透法进行分离、提取、纯化和浓缩。可除去水中98%以上的溶解性盐类和99%以上的胶体、微生物、微粒和有机物等。
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应用领域
电子、医疗、食品、锅炉补给水等工业中纯水、超纯水的制备。太空水、蒸馏水的制备及啤酒和饮料用水的净化。高压锅炉补给水的预脱盐处理。
海水、苦咸水的脱盐淡化。制药、轻纺、化工、食品等工业用于分离、浓缩、液体脱色为目的的工艺。工业生产中对水溶液进行有用物质的回收及应用。其它以分离细菌、热源、胶体微粒及有机物为目的的分离过程。
Ⅲ 反渗透的基本原理
把相同体积的稀溶液(如淡水)和浓液(如海水或盐水)分别置于一容器的两侧,中间用半透膜阻隔,稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜,向浓溶液侧流动,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,形成一个压力差,达到渗透平衡状态,此种压力差即为渗透压,渗透压的大小决定于浓液的种类,浓度和温度,与半透膜的性质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时,浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动,此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反,这一过程称为反渗透。 Lonsdale等人提出解释反渗透现象的溶解-扩散模型。他将反渗透的活性表面皮层看作为致密无孔的膜,并假设溶质和溶剂都能溶于均质的非多孔膜表面层内,各自在浓度或压力造成的化学势推动下扩散通过膜。溶解度的差异及溶质和溶剂在膜相中扩散性的差异影响着他们通过膜的能量大小。其具体过程分为:第一步,溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解;第二步,溶质和溶剂之间没有相互作用,他们在各自化学位差的推动下以分子扩散方式通过反渗透膜的活性层;第三步,溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。
在以上溶质和溶剂透过膜的过程中,一般假设第一步、第三步进行的很快,此时透过速率取决于第二步,即溶质和溶剂在化学位差的推动下以分子扩散方式通过膜。由于膜的选择性,使气体混合物或液体混合物得以分离。而物质的渗透能力,不仅取决于扩散系数,并且决定于其在膜中的溶解度。 在醋酸纤维素中,由于氢键和范德华力的作用,膜中存在晶相区域和非晶相区域两部分。大分子之间存在牢固结合并平行排列的为晶相区域,而大分子之间完全无序的为非晶相区域,水和溶质不能进入晶相区域。在接近醋酸纤维素分子的地方,水与醋酸纤维素羰基上的氧原子会形成氢键并构成所谓的结合水。当醋酸纤维素吸附了第一层水分子后,会引起水分子熵值的极大下降,形成类似于冰的结构。在非晶相区域较大的孔空间里,结合水的占有率很低,在孔的中央存在普通结构的水,不能与醋酸纤维素膜形成氢键的离子或分子则进入结合水,并以有序扩散方式迁移,通过不断的改变和醋酸纤维素形成氢键的位置来通过膜。
在压力作用下,溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点——羰基上的氧原子形成氢键,而原来水分子形成的氢键被断开,水分子解离出来并随之移到下一个活化点并形成新的氢键,于是通过一连串的氢键形成与断开,使水分子离开膜表面的致密活性层而进入膜的多孔层。由于多孔层含有大量的毛细管水,水分子能够畅通流出膜外。
Ⅳ 净水器里的RO膜的作用是什么
使溶液中的溶剂与溶质进行分离。
一般滤水器的构造以活性碳与树脂为主要结构,其主要功能,只是过滤一些较大杂质及除臭功能,一旦滤水器中留有物增多,就成为细菌的温床、大肠杆菌繁殖区。
而纯水机的RO膜是高科技的产品,可以将比水分子大的分子完全排除掉,使重金属及杂质与水分子完全分开,反渗透纯水机制造的水才是真正干净的水。
RO反渗透技术是利用渗透压力差为动力的膜分离过滤技术,源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究,后逐渐转化为民用,已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。
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新膜清洗:
1、新系统在安装膜元件后要进行彻底冲洗,将系统中残留的杂质、溶剂和保护液完全清洗干净。
2、产水用于饮用时,需至少冲洗24小时。
3、系统的启动与运行。
4、在系统启动之前,浓水阀门应保持完全开启。系统启动后可逐渐缓慢关闭浓水阀门,使系统达到设定的回收率。浓水阀关闭时严禁启动设备。
5、在系统运行期间,任何时候(包括系统的预启动、常规操作、冲洗及化学清洗)都不可关闭产水管路上的阀门。
6、在高压运行之前,通过软启动机构或变频调速进行低压冲洗以排出空气。
Ⅳ 反渗透净水机原理是什么
反渗透净水机主要利用反渗透原理,反渗透是一种以压力差为推内动力,从溶液中分离容出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂,即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液,即浓缩液。若用反渗透处理海水,在膜的低压侧得到淡水,在高压侧得到卤水。
对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜。一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。当把相同体积的稀溶液和浓液分别置于一容器的两侧,中间用半透膜阻隔,稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜,向浓溶液侧流动,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,形成一个压力差,达到渗透平衡状态,此种压力差即为渗透压。渗透压的大小决定于浓液的种类,浓度和温度与半透膜的性质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时,浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动,此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反,这一过程称为反渗透。
Ⅵ 当用半透膜隔开不同浓度的溶液时,纯溶剂通过膜向低浓度溶液流动的现象叫反渗透
你好:
这个定义不对,纯溶剂不存在这个行为,纯溶剂没有浓度,不会有浓度差,没有流动的动力,只有分子本身的自由运动产生的平衡流动,另外,半透膜提供的是分子的选择性单向流动。
Ⅶ 如果给有半透膜的溶液加压,溶剂由浓到稀会透过半透膜吗
给有半透膜的溶液加压,溶剂会由浓到稀会透过半透膜。
渗透是指一种溶剂(即水)通过一种半透膜进入一种溶液或是从一种稀溶液向一种比较浓的溶液的自然渗透。但是在浓溶液一边加上适当的压力,即可使渗透停止,此时的压力称为该溶液的渗透压。若在浓溶液一边加上比自然渗透压更高的压力,扭转自然渗透方向,把浓溶液中的溶剂(水)压到半透膜的另一边稀溶液中,这是和自然界正常渗透过程相反的,此时就称为反渗透。 渗透是在所有活细胞中存在的一种自然过程,水可以透过半透膜而悬浮固体、盐类、大分子物质被截留,这些半透膜的孔径大概在0.0005微米左右。 渗透过程-在纯水溶液和盐溶液两种环境之间,水分子有从纯水溶液向盐溶液渗透的倾向。水流通过半透膜从纯水溶液向盐溶液渗透,该过程的作用力是两种环境的浓度差。反渗透过程-膜渗透过程中,在盐溶液的方向施加压力可以使渗透过程反向进行。外加压力的作用下,水透过半透膜与溶液中的离子分离,当渗透过程进行到一定程度时,渗透压与外加压力相等后反渗透过程结束。在实际应用中,在反渗透压力显著上升前盐溶液需要不断更换。为有效利用切向流理论,半透膜表面的溶液需要不断更新,因此,商业膜组件设计有一个进水口和两个出水口,进水口众作为给水入口,而出水出口分别作为处理后纯水和浓缩液的排出口。
Ⅷ 当用半透膜隔开不同浓度的溶液时,纯溶剂通过膜向低浓度溶液流动的现象叫反渗透
渗透现象是指溶质从溶液浓度大的液体通过膜向液体浓度小的液体中运动内的现象。反渗透容现象,只是溶剂由浓度低的液体中通过膜向浓度高溶液方向运动,这叫反渗透现象。所溶剂从纯溶剂通过膜向低浓度溶液运动的现象是反渗透现象。
Ⅸ 反渗透过滤指的是什么意思
反渗透法原理 用半透膜将溶液和溶剂隔开,由于溶剂侧的化学位高于溶液侧的化版学位,溶剂会透过半权透膜自动流向溶液侧,这种现象称为渗透。渗透进行到为溶液侧所产生的压头平衡为止,这一平衡压头叫做溶液的渗透压。如果在溶液侧施加大于渗透压的压力,溶液侧中的溶剂就会向溶剂侧作与自然渗透反向的流动,这种现象称为反渗透。理想的半透膜实际上是没有的,在反渗透过程中,透过膜的溶剂中多少会带一些溶质。反渗透法的溶剂透过率与超渗透压的压力增量成比例,所以在实际应用中适当提高操作压力,能提高膜的透水速度,但是压力过高,膜被压实,也会降低膜的透水速度 。