基本介紹
- 中文名：反滲透水處理設備
- 外文名：Reverse Osmosis
- 簡稱：RO
- 類型：高效節能技術
製備原理,工作原理,預處理,反滲透,超純化後,實驗室,基本原理,技術介紹,注意事項,套用領域,系統優點,清洗保養,
製備原理
反滲透水處理設備通常由原水預處理系統、反滲透純化系統、超純化後處理系統三部分組成。預處理的目的主要是使原水達到反滲透膜分離組件的進水要求，保證反滲透純化系統的穩定運行。反滲透膜系統是一次性去除原水中98%以上離子、有機物及100%微生物（理論上）最經濟高效的純化方法。超純化後處理系統通過多種集成技術進一步去除反滲透純水中尚存的微量離子、有機物等雜質，以滿足不同用途的最終水質指標要求。
工作原理
反滲透是最精密的膜法液體分離技術，在進水(濃溶液)側施加操作壓力以克服自然滲透壓，當高於自然滲透壓的操作壓力加於濃溶液側時水分子自然滲透的流動方向就會逆轉，進水(濃溶液)中的水分子部份通過反滲透膜成為稀溶液側的淨化產水;反滲透設備能阻擋所有溶解性鹽及分子量大於100的有機物，但允許水分子透過，反滲透複合膜脫鹽率一般大於98%，它們廣泛用於工業純水及電子超純水製備，飲用純淨水生產，鍋爐給水等過程，在離子交換前使用反滲透設備可大幅度降底操作用水和廢水的排放量。
預處理
反滲透水處理設備的預處理系統通常由聚丙烯纖維（PP）過濾器和活性炭（AC）過濾器組成。對硬度較高的原水還需加裝軟化樹脂過濾器。PP濾芯可高效去除原水中5μm以上的機械顆粒雜質、鐵鏽及大的膠狀物等污染物，保護後續過濾器，其特點是納污量大, 價格低廉。AC活性炭濾芯可高效吸附原水中余氯和部分有機物、膠體，保護聚醯胺反滲透複合膜免遭余氯氧化。軟化樹脂可脫除原水中大部分鈣鎂離子，防止後續RO膜表面結垢堵塞，提高水的回收率。
反滲透
反滲透（Reverse Osmosis，簡稱RO）是以壓力差為推動力的一種高新膜分離技術，具有一次分離度高、無相變、簡單高效的特點。反滲透膜“孔徑”已小至納米（1nm=10-9m），在掃描電鏡下無法看到表面任何“過濾”小孔。在高於原水滲透壓的操作壓力下，水分子可反滲透通過RO半透膜，產出純水，而原水中的大量無機離子、有機物、膠體、微生物、熱原等被RO膜截留。
通常當原水電導率<200μS/cm時，一級RO純水電導率≤5μs/cm，符合實驗室三級用水標準。對於原水電導率高的地區，為節省後續混床離子交換樹脂更換成本，提高純水水質，客戶可考慮選擇二級反滲透純化系統，二級RO純水電導率約1~5μS/cm，與原水水質有關。 反滲透的原理作用：把相同體積的稀溶液（如淡水）和濃液（如海水或鹽水）分別置於一容器的兩側，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側流動，濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態，此種壓力差即為滲透壓滲透壓的大小決定於濃液的種類，濃度和溫度與半透膜的性質無關。若在濃溶液側施加一個大於滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。
反滲透一般自來水或地下水經一級反滲透水處理設備處理後，產水電導率<10μS/cm，經二級反滲透水處理設備後產水電導率 <5μS/cm甚至更低，在反滲透水處理設備系統後輔以離子交換設備或EDI設備可以製備超純水，使電阻率達到18兆歐姆(電導率=1/電阻率)是反滲透是用足夠的壓力使溶液中的溶劑(一般常指水）通過反滲透膜(一種半透膜)而分離出來與滲透方向相反，可使用大於滲透壓的反滲透法進行分離、提純和濃縮溶液。反滲透膜的主要分離對象是溶液中的離子範圍。
超純化後
混床離子交換純化柱
混床離子交換純化柱由陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂按比例混合而成。陽離子交換樹脂用其H+交換去除水中的陽離子，陰離子交換樹脂用其OH－交換去除水中的陰離子，在混床樹脂中被交換出來的H+和OH－結合生成H2O，因此混床離子交換純化柱可用來深度去除RO純水中尚存的微量離子。小型實驗室超純水器中的混床離子交換純化柱通常為一次性使用。混床離子交換純化柱採用原裝進口核級混床樹脂，其產水電阻率可18.2MΩ.cm。
EDI裝置
連續電去離子EDI（Electrodeionization的縮寫），是利用混床離子交換樹脂吸附給水中的陰陽離子，同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下分別透過陰陽離子交換膜而被連續去除的過程。這一新技術可以代替傳統的離子交換（DI），產出10MΩ.cm以上的超純水。EDI深度除鹽的最大優點是可長期穩定運行，無需用酸鹼再生陰陽樹脂，十分適合造水量100L/h以上的超純水中央製備系統，水質穩定，並將大大降低運行成本，TOC也將更低更穩定。EDI裝置通常的產水電阻率約15~18MΩ.cm。
除熱原超濾膜
超濾除熱原已廣泛用於現代製藥行業。超濾（Ultrafiltration，縮寫“UF”）膜的孔徑介於反滲透和微濾之間（約0.01～0.1μm），通常用最小截留分子量來表示。除熱原超濾膜採用截留分子量為5000道爾頓的聚碸膜，可徹底去除水中熱原（其最小分子量通常大於7000）及各類微生物。
紫外線殺菌燈
紫外線殺菌燈採用254nm波長的紫外線照射殺菌，可有效破壞微生物的DNA分子，使之形成TT兩聚體而無法繁殖，是空氣、水安全有效的常用滅菌方法。TOC紫外消解器採用可同時產生185nm/254nm雙波長的紫外線燈管，其中185nm紫外線在空氣中可產生臭氧而殺菌除味，在水中會產生氫氧自由基，可將純水中微量有機物迅速氧化為CO2，達到去除TOC的目的。
終端過濾器
孔徑0.22um的終端過濾器可徹底濾除細菌、真菌及孢子、樹脂碎片及一切微米級污染物。終端過濾器形式有中空纖維式、PP桶過濾器、囊式過濾器、針頭式濾器等，膜材質有聚丙烯、尼龍、聚偏氟乙烯等。
實驗室
HPLC、TOC分析、原子吸收光譜、離子色譜分析、質量光譜分析、微量金屬測定、鑑定用溶量配製、微生物學分析、組織培養、樣品稀釋、鑑定用玻璃器皿洗滌、及TCEP和TCEI系列適用範圍、DNA測序、PCR和電泳、試管培養抗體製取等。普通的定性分析、尿分析、組織檢查、寄生蟲檢查、玻璃器具清洗：檢查室的分析，微生物檢查；各自動化設備的分析用水、沖洗用水、理化性分析，高精度儀器清洗；血液、血清檢查，質譜分析、原子吸收等用水；AA、ICP細胞培養，氣相色譜分析，組織培養基的配製等用水；低波長的HPLC、TOC、IC、GC/MS、IVF中的細胞培養，胺基酸分析，分子生物學實驗，PCR、基因研究及細胞培養等用水。
基本原理
當純水與鹽水兩種不同溶液被一半透膜間時，濃度較低的純水會往鹽水方面滲透，平衡狀態所產生的液位差稱為滲透壓。如果在鹽水面施加足夠大的壓力（即大於滲透壓），此時水的流動方向相反，該現象稱之為反滲透。（Reverse Osmosis）。
技術介紹
RO（Reverse Osmosis）反滲透技術是利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術，源於美國二十世紀六十年代宇航科技的研究，後逐漸轉化為民用，已廣泛運用於科研、醫藥、食品、飲料、海水淡化等領域。 RO反滲透膜孔徑小至納米級（1納米=10-9米），在一定的壓力下，H2O分子可以通過RO膜，而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質無法通過RO膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來。 RO膜過濾後的純水電導率 5 s/cm, 符合國家實驗室三級用水標準。再經過原子級離子交換柱循環過濾，出水電阻率可以達到18.2M .cm，超過國家實驗室一級用水標準（GB682—92）。
注意事項
使用反滲透系統時，尤其應注意原水預處理。為了避免堵塞反滲透系統，原水應經預處理以消除水中的懸浮物，降低水的濁度；此外，還應進行殺菌以防微生物的孽生長大。 由於反滲透對原水中的懸浮物的要求很高，所以常用一種水質對受懸浮物污染情況的污染指數來對水質進行檢測。此法實質上是測定反滲透系統受水中懸浮物的污堵的情況。進入反滲透系統水的污染指數以不大於5為宜，建議值一般小於3。預處理時還應該考慮到進水的pH值。各種半透膜都有其最適宜的運行pH值，故需按反滲透膜的要求，調節進水的pH值。預處理時還應該考慮到進水的溫度。膜的透水量是隨水溫的增高而增大的，但溫度過高會加快醋酸纖維素膜的水解速度，且使有機膜變軟，易於壓實。所以，對於有機膜來說，通常將溫度控制在約20—40℃範圍內為宜，複合膜溫度控制在約5—45℃範圍內為宜。 反滲透膜分離技術是利用反滲透膜原理進行分離的，具體特點如下：
1、在常溫不發生相變的條件下，可以對溶質和水進行分離，適用於對熱敏感物質的分離、濃縮，並且與有相變化的分離方法相比，能耗較低。
2、反滲透膜分離技術雜質去除範圍廣。
3、較高的脫鹽率和水回用率，可截留粒徑幾個納米以上的溶質。
4、利用低壓作為膜分離動力，因此分離裝置簡單，操作、維護和自控簡便，現場安全衛生。
套用領域
（ 1 ）電力工業：鍋爐補給水、冷卻水壩；
（ 2 ）電子工業：半導體工業超純水、積體電路清洗用水、配方用水；
（ 3 ）食品工業：配方用水、生產用水；
（ 4 ）製藥行業：工藝用水、製劑用水、洗滌用水、注射用水、無菌水製備；
（ 5 ）飲料工業：配方用水、生產用水、洗滌用水；
（ 6 ）化學工業：生產用水、廢水處理；
（ 7 ）飲水工程：超純水製備、飲用水淨化；
（ 8 ）石油化工：油田注入水、石化廢水深度處理；
（ 9 ）海水淡化：海島地區、沿海缺水地區、船舶、海水油田等生產生活用水；
（ 10 ）環保領域：電鍍漂洗水中貴重金屬、水的回收，實現零排放或微排放。
系統優點
反滲透(RO)技術是一種高效節能技術。它依靠壓力推動將水和離子分離，從而達到純化和濃縮的目的。該過程無相變，一般不需加熱，能耗低，具有運行成本低，無污染，操作方便運行可靠，產水水質高等諸多優點，而成為海水和苦鹹水淡化最節能的技術。已廣泛套用於醫藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業。反滲透技術已成為現代工業中首選的水處理技術。反滲透(RO)技術成為膜分離技術的一個重要組成部分。
（ 1 ）可以從海水或苦鹹水中提取淡水；
（ 2 ）容易去除有機物、細菌和膠體及溶於水中的其它雜質，獲得高純度的水；
（ 3 ）由於反滲透過程是一個物理過程，沒有相變，因而節能；
（ 4 ）操作簡單，易實現自動化，節省勞力；
（ 5 ）結構緊湊，占地小，從而降低費用；
（ 6 ）作為一種濃縮方法，能回收溶解在溶液中有價值的成份。
清洗保養
反滲透設備的清洗有兩種方式，線上清洗和離線清洗。
一、線上清洗
線上清洗是指對反滲透裝置整體進行清洗，膜元件不用拿出壓力容器，通常在較大系統中設計使用。此清洗方式操作簡單方便，時間短，但容易造成清洗不徹底，效果不理想。當反滲透裝置污染較輕時可採用此方法。
二、離線清洗
離線清洗是指將膜元件從反滲透壓力容器中卸下，裝入專用清洗設備中進行清洗，通常一次清洗數量不超過6支。此清洗方式操作簡單方便，清洗徹底、效果最佳。但膜元件較多時，清洗時間較長。當反滲透污染較嚴重或線上清洗效果差時可採用此方法。
三 、EDI 清洗
隨著工作時間的累積，需要對EDI模組進行清洗及消毒，這是因為：
1. 硬度或金屬結垢，主要產生在濃水室內
2.在離子交換樹脂或膜形成無機物污垢（例如，矽）
3.在離子交換樹脂或膜形成有機物污垢
4.EDI模組和系統管道及其它部件的生物污垢
5.以上所有情況一起出現
