污水处理技能交流：反浸透作业原理动画

时间: 2024-11-16 04:59:12 |   作者: 扑克王下载最新地址免费

  当把相同体积的稀溶液和浓液别离置于一容器的两边，中心用半透膜隔绝，稀溶液中的溶剂将天然的穿过半透膜，向浓溶液侧活动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出必定高度，构成一个压力差，到达浸透平衡状况，此种压力差即为浸透压。若在浓溶液侧施加一个大于浸透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液活动，此种溶剂的活动方向与本来浸透的方向相反，这一进程称为反浸透。

  对透过的物质具有挑选性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不可以透过溶质的薄膜称之为抱负半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)别离置于半透膜的两边时，稀溶液中的溶剂将天然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧活动，这一现象称为浸透。当浸透到达平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出必定高度，即构成一个压差，此压差即为浸透压。浸透压的巨细取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的品种、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于浸透压的压力时，溶剂的活动方向将与本来的浸透方向相反，开端从浓溶液向稀溶液一侧活动，这一进程称为反浸透。反浸透是浸透的一种反向搬迁运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的挑选截留效果将溶液中的溶质与溶剂分隔的别离办法，它已大范围的使用于各种液体的提纯与浓缩，其中最遍及的使用实例便是在水处理工艺中，用反浸透技能将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以取得高质量的纯净水。

  浸透膜早已存在于天然界中，但直到1748年，Nollet发现水能天然的涣散到装有酒精溶液的猪膀胱内，人类才发现了浸透现象。

  天然的浸透进程中，溶剂经过浸透膜从低浓度向高浓度部分涣散;而反浸透是指在外界压力效果下，浓溶液中的溶剂透过膜向稀溶液中涣散，具有这种功用的半透膜称为反浸透膜，也称RO(Reverse Osmoses)膜。

  Lonsdale等人提出解说反浸透现象的溶解-涣散模型。他将反浸透的活性外表皮层看作为细密无孔的膜，并假定溶质和溶剂都能溶于均质的非多孔膜外表层内，各安闲浓度或压力构成的化学势推进下涣散经过膜。溶解度的差异及溶质和溶剂在膜相中涣散性的差异影响着他们经过膜的能量巨细。其详细进程分为:第一步，溶质和溶剂在膜的料液侧外表外吸赞同溶解;第二步，溶质和溶剂之间没有相互效果，他们在各自化学位差的推进下以分子涣散方法经过反浸透膜的活性层;第三步，溶质和溶剂在膜的透过液侧外表解吸。

  在以上溶质和溶剂透过膜的进程中，一般假定第一步、第三步进行的很快，此刻透过速率取决于第二步，即溶质和溶剂在化学位差的推进下以分子涣散方法经过膜。因为膜的挑选性，使气体混合物或液体混合物得以别离。而物质的浸透才能，不只取决于涣散系数，并且决定于其在膜中的溶解度。

  溶剂和溶质在膜中的涣散遵守Fick规律，这种模型以为溶剂和溶质都或许溶于膜外表，因此物质的浸透才能不只取决于涣散系数，并且取决于其在膜中的溶解度，溶质的涣散系数比水分子的涣散系数要小得多，因此透过膜的水分子数量就比经过涣散而透过去的溶质数量更多。

  当液体中溶有不相同的品种物质时，其外表张力将产生不同的改动。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有机物质，可使其外表张力减小，但溶入某些无机盐类，反而使其外表张力稍有添加，是因为溶质的涣散是不均匀的，即溶质在溶液外表层中的浓度和溶液内部浓度不同，这便是溶液的外表吸附现象。当水溶液与高分子多孔膜触摸时，若膜的化学性质使膜对溶质负吸附，对水是优先的正吸附，则在膜与溶液界面大将构成一层被膜吸附的必定厚度的纯水层。它在外压效果下，将经过膜外表的毛细孔，然后可获取纯水。

  在醋酸纤维素中，因为氢键和范德华力的效果，膜中存在晶相区域和非晶相区域两部分。大分子之间有结实结兼并平行摆放的为晶相区域，而大分子之间彻底无序的为非晶相区域，水和溶质不能进入晶相区域。在挨近醋酸纤维素分子的当地，水与醋酸纤维素羰基上的氧原子会构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，构成类似于冰的结构。在非晶相区域较大的孔空间里，结合水的占有率很低，在孔的中心存在一般结构的水，不能与醋酸纤维素膜构成氢键的离子或分子则进入结合水，并以有序涣散方法搬迁，经过不断的改动和醋酸纤维素构成氢键的方位来经过膜。

  在压力效果下，溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点--羰基上的氧原子构成氢键，而本来水分子构成的氢键被断开，水分子解离出来并随之移到下一个活化点并构成新的氢键，所以经过一连串的氢键构成与断开，使水分子脱离膜外表的细密活性层而进入膜的多孔层。因为多孔层含有很多的毛细管水，水分子可以疏通流出膜外。