渗透与反渗透(微滤、超滤、纳滤、反渗透区别)

Posted 2023-06-01

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渗透与反渗透(微滤、超滤、纳滤、反渗透区别)

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微滤、超滤、纳滤、反渗透区别

膜处理名称

微滤

超滤

纳滤

反渗透

膜处理简称

膜过滤口径

0.1μm

10nm

1nm

0.1nm

膜的材质

聚丙烯

中空纤维、聚砜、陶瓷膜

聚酰胺

聚丙烯酰胺

膜类型

对称膜

非对称膜

操作压力

0.7Mpa最低为0.3Mpa

10.5Mpa

应用

乳清、脱脂牛奶

乳清、牛奶盐卤

咸乳清脱盐、脱糖

超滤乳清透过液的浓缩

通量/[L/(m2.h)]

6~10

水分

乳糖

0.8~0.9

0.02~0.15

0.001~0.002

Cl-

1.0

0.25~0.9

0.02~0.06

灰分、K+、Na+

0.9~0.97

0.15~0.5

0.01~0.025

0.8~0.95

0.04~0.25

0.0007~0.0025

Ca2+、Mg2+

0.8~0.9

0.03~0.2

0.0005~0.0015

原理

超滤原理是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量大的物质。

a.溶解、扩散原理：渗透物溶解在膜中，并沿着它的推动力梯度扩散传递，在纳滤膜的表面形成物相之间的化学平衡。 b.电效应：纳滤膜与电解质离子间形成静电作用，电解质盐离子的电荷强度不同，造成膜对离子的截留率有差异，在含有不同价态离子的多元体系中，由于道南(DONNAN)效应，使得膜对不同离子的选择性不一样，不同的离子通过膜的比例也不相同。　纳滤过程之所以具有离子选择性，是由于在纳滤膜上或者膜中有负的带电基团，它们通过静电互相作用，阻碍多价离子的渗透。纳滤膜可能的荷电密度为0.5～2meq/g。　纳滤膜介于RO与UF膜之间。

就是在有盐分的水中(如原水)，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压力到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中杂质、盐分的目的。实质是脱水技术。

0.0005~0.0015

原理

超滤(UF)：

过滤精度在0.001-0.1微米，属于二十一世纪高新技术之一。是一种利用压差的膜法分离技术，可滤除水中的铁锈、泥沙、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等有害物质，并能保留对人体有益的一些矿物质元素。是矿泉水、山泉水生产工艺中的核心部件。超滤工艺中水的回收率高达95%以上，并且可方便的实现冲洗与反冲洗，不易堵塞，使用寿命相对较长。超滤不需要加电加压，仅依靠自来水压力就可进行过滤，流量大，使用成本低廉，较适合家庭饮用水的全面净化。因此未来生活饮用水的净化将以超滤技术为主，并结合其他的过滤材料，以达到较宽的处理范围，更全面地消除水中的污染物质。

纳滤(NF)：

过滤精度介于超滤和反渗透之间，脱盐率比反渗透低，也是一种需要加电、加压的膜法分离技术，水的回收率较低。也就是说用纳滤膜制水的过程中，一定会浪费将近30%的自来水。这是一般家庭不能接受的。一般用于工业纯水制造。

微滤（MF）：

过滤精度一般在0.1-50微米，常见的各种PP滤芯，活性碳滤芯，陶瓷滤芯等都属于微滤范畴，用于简单的粗过滤，过滤水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质，但不能去除水中的细菌等有害物质。滤芯通常不能清洗，为一次性过滤材料，需要经常更换。① PP棉芯：一般只用于要求不高的粗滤，去除水中泥沙、铁锈等大颗粒物质。② 活性碳：可以消除水中的异色和异味，但是不能去除水中的细菌，对泥沙、铁锈的去除效果也很差。③ 陶瓷滤芯：最小过滤精度也只0.1微米，通常流量小，不易清洗。

反渗透膜（RO膜）：

RO是英文 Reverse Osmosis membrane 的缩写，中文意思是（逆渗透），一般水的流动方式是由低浓度流向高浓度，水一旦加压之后，将由高浓度流向低浓度，亦即所谓逆渗透原理：由于 RO 膜的孔径是头发丝的一百万分之五（ 0.0001 微米） , 一般肉眼无法看到，细菌、病毒是它的 5000 倍，因此，只有水分子及部分有益人体的矿物离子能够通过，其它杂质及重金属均由废水管排出，所有海水淡化的过程，以及太空人废水回收处理均采用此方法，因此 RO 膜又称体外的高科技人工肾脏。

什么是反渗透？

反渗透是60年代发展起来的一项新的膜分离技术,是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程.反渗透的英文全名是REVERSE OSMOSIS”,缩写为“RO”。

反渗透的原理：

首先要了解“渗透”的概念.渗透是一种物理现象.当两种含有不同盐类的水，如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止.然而，要完成这一过程需要很长时间，这一过程也称为渗透压力。但如果在含盐量高的水侧，试加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大，可以使方向相反方向渗透，而盐分剩下。因此，反渗透除盐原理，就是在有盐分的水中(如原水)，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压力到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中杂质、盐分的目的。

RO反渗透的由来：

1950年美国科学家DR.S.Sourirajan有一回无意发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几秒后，吐出一小口的海水，而产生疑问，因为陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水的。经过解剖发现海鸥体内有一层薄膜，该薄膜非常精密，海水经由海鸥吸入体内后加压，再经由压力作用将水分子贯穿渗透过薄膜转化为淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外，此即往后反渗透法的基本理论架构；并在1953年由University of Florida应用于海水淡化去除盐份设备，在1960年经美国联邦政府专案支助美国U.C.L.A大学医学院教授Dr.S.Sidney Lode配合DR.S.Soirirajan博士着手研究反渗透膜，一年约投入四亿美元经费研究，以运用于太空人使用，使太空船不用运载大量的饮用水升空，直到1960年投入研究工作的学者、专家越来越多，使之质与量更加精进，从而解决了人类饮用水中的难题。