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酒水行業(yè)純凈水反滲透設(shè)備簡介
反滲透又稱逆滲透,一種以壓力差為推動力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力,當(dāng)壓力超過它的滲透壓時,溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑,即滲透液;高壓側(cè)得到濃縮的溶液,即濃縮液。若用反滲透處理海水,在膜的低壓側(cè)得到淡水,在高壓側(cè)得到鹵水。 酒水行業(yè)純凈水反滲透設(shè)備基本原理
把相同體積的稀溶液(如淡水)和濃液(如海水或鹽水)分別置于一容器的兩側(cè),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(cè)流動,濃溶液側(cè)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(dá)到滲透平衡狀態(tài),此種壓力差即為滲透壓,滲透壓的大小決定于濃液的種類,濃度和溫度,與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時,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。
溶解-擴(kuò)散模型
Lonsdale等人提出解釋反滲透現(xiàn)象的溶解-擴(kuò)散模型。他將反滲透的活性表面皮層看作為致密無孔的膜,并假設(shè)溶質(zhì)和溶劑都能溶于均質(zhì)的非多孔膜表面層內(nèi),各自在濃度或壓力造成的化學(xué)勢推動下擴(kuò)散通過膜。溶解度的差異及溶質(zhì)和溶劑在膜相中擴(kuò)散性的差異影響著他們通過膜的能量大小。其具體過程分為:*步,溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)表面外吸附和溶解;第二步,溶質(zhì)和溶劑之間沒有相互作用,他們在各自化學(xué)位差的推動下以分子擴(kuò)散方式通過反滲透膜的活性層;第三步,溶質(zhì)和溶劑在膜的透過液側(cè)表面解吸。
在以上溶質(zhì)和溶劑透過膜的過程中,一般假設(shè)*步、第三步進(jìn)行的很快,此時透過速率取決于第二步,即溶質(zhì)和溶劑在化學(xué)位差的推動下以分子擴(kuò)散方式通過膜。由于膜的選擇性,使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質(zhì)的滲透能力,不僅取決于擴(kuò)散系數(shù),并且決定于其在膜中的溶解度。
優(yōu)先吸附—毛細(xì)孔流理論
當(dāng)液體中溶有不同種類物質(zhì)時,其表面張力將發(fā)生不同的變化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有機(jī)物質(zhì),可使其表面張力減小,但溶入某些無機(jī)鹽類,反而使其表面張力稍有增加,這是因為溶質(zhì)的分散是不均勻的,即溶質(zhì)在溶液表面層中的濃度和溶液內(nèi)部濃度不同,這就是溶液的表面吸附現(xiàn)象。當(dāng)水溶液與高分子多孔膜接觸時,若膜的化學(xué)性質(zhì)使膜對溶質(zhì)負(fù)吸附,對水是優(yōu)先的正吸附,則在膜與溶液界面上將形成一層被膜吸附的一定厚度的純水層。它在外壓作用下,將通過膜表面的毛細(xì)孔,從而可獲取純水。
氫鍵理論
在醋酸纖維素中,由于氫鍵和范德華力的作用,膜中存在晶相區(qū)域和非晶相區(qū)域兩部分。大分子之間存在牢固結(jié)合并平行排列的為晶相區(qū)域,而大分子之間*無序的為非晶相區(qū)域,水和溶質(zhì)不能進(jìn)入晶相區(qū)域。在接近醋酸纖維素分子的地方,水與醋酸纖維素羰基上的氧原子會形成氫鍵并構(gòu)成所謂的結(jié)合水。當(dāng)醋酸纖維素吸附了*層水分子后,會引起水分子熵值的極大下降,形成類似于冰的結(jié)構(gòu)。在非晶相區(qū)域較大的孔空間里,結(jié)合水的占有率很低,在孔的中央存在普通結(jié)構(gòu)的水,不能與醋酸纖維素膜形成氫鍵的離子或分子則進(jìn)入結(jié)合水,并以有序擴(kuò)散方式遷移,通過不斷的改變和醋酸纖維素形成氫鍵的位置來通過膜。
在壓力作用下,溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點——羰基上的氧原子形成氫鍵,而原來水分子形成的氫鍵被斷開,水分子解離出來并隨之移到下一個活化點并形成新的氫鍵,于是通過一連串的氫鍵形成與斷開,使水分子離開膜表面的致密活性層而進(jìn)入膜的多孔層。由于多孔層含有大量的毛細(xì)管水,水分子能夠暢通流出膜外。 工藝流程:
通過原水箱收集原水,采用了增壓泵進(jìn)行水壓輔助,原水通過增壓水泵輸送到石英砂過濾器、活性碳過濾器和陽離子軟化器進(jìn)行初步的水處理,經(jīng)過預(yù)處理的水在經(jīng)過精密過濾器(又稱保安過濾器)后進(jìn)入反滲透主機(jī),進(jìn)行反滲透處理,反滲透主機(jī)是主要的純凈水處理系統(tǒng),處理完成的水通過水汽混合器進(jìn)行輸送,純凈水處理完成后,通過專業(yè)的灌裝設(shè)備進(jìn)行灌裝,稱為大桶純凈水或者小瓶純凈水。 應(yīng)用范圍
太空水、純凈水、蒸餾水等制備; 酒類制造及降度用水; 醫(yī)藥、電子等行業(yè)用水的前期制備; 化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備; 鍋爐補(bǔ)給水除鹽軟水; 海水、苦咸水淡化; 造紙、電鍍、印染、食品等行業(yè)用水及廢水處理;城市污水深度處理。
以高分子分離膜為代表的膜分離技術(shù)作為一種新型、高效流體分離單元操作技術(shù),30年來取得了令人矚目的飛速發(fā)展,已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。
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