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反渗透膜-超纯水

[导读]超纯水的一般要求是(2):比电阻为17-18MgCm(25℃),微粒子数(0.2μ以上的)每毫升 在100个以下,菌数每毫升为1~2个,TOC(全有机碳)为-ppm以下 。

超纯水是 电子工业制造半导体元器件不可 缺少的 物质“ ’ , 随着集成电路向高精密化发展 , 要求水质接近 理 论纯水 , 即 超 纯 水 。 同 时 , 随着医 药工 业的 发展 , 也需要使用 无菌的超纯 水 。 超纯水的一般要 求 是( 2 ) : 比 电 阻 为1 7 一1 8 M g C m ( 2 5℃) , 微 粒 子 数 ( 0.2μ 以 上 的 ) 每毫升 在 1 0 0 个 以 下 , 菌数每 毫升 为 1 ~ 2 个, T O C (全有机碳 ) 为 一 p p m 以下 。

制造超 纯水的 关键 , 是 采用反渗透膜 ( 以 下简称为R O ) 和超 过滤膜 ( 以下简称 U F ) 等 方法 。 超纯 水制造工 艺如下 : 原水` 前处理` R O” 纯水装置一 净 化 器 , U V (紫外线 ) 一 U F、 超纯水 这种工 艺 , 充分发挥 了各单 元 的 分 离 效 果 , 所得水质 , 测定结果见表 1 。

一 、 反 渗透膜

反渗透膜是一种 不能 通过溶质 , 只 能通过 水 ( 或 溶剂 ) 的 半透膜 。 反渗透法 , 就 是将浓 度不同 的 两种 溶液通 入反渗透膜两侧 , 在浓溶 液一方施加一个比渗透压 大的压 力, 使溶剂从 浓溶液一侧通 过半透 膜向稀溶液进 行 反 向 渗 透 。

与蒸 发法 相 比 , 反渗透 法不仅 能 量 消 耗 少 , 而月_装置简单 , 耐久性好 , 建设时 间快 。 目前世界各地的海水淡化厂已逐渐采 用反渗透法 ( 4 )。 此 法约 占海水淡化总能力的 2 0 % , 估计 到 2 0 0 0年膜法将 占6 0 % ` 3 ) 。 目前杜邦公司已将 反渗透膜的生产能 力提高 5 0 %“ ’ 。 市场 上 出售的反渗透 膜 有 平 板 形 、 管状形、 螺旋形 、 中空纤维型 四 种 , 以 后 两 种 为 主 。 决定反渗透法应用的关键 , 在于选择优 良 的反渗透膜 。 如需将含盐量 为3 5 0 0 o p p m 的 海 水 , 脱至 S OOp p m 以下的 淡水 , 就必须 有 脱 盐 率为9 8 . 5% 以 上 、 并具有优 良耐压 性膜 。 。 曾使 用过的反渗透膜的 种类和 使用范围如表 2。

值得指 出的 是表中的聚苯并咪哩酮 ( P o l b e n z i m i d a z o l o n e 简写为p B I L ) “ , , 它具有 以下优点 : ①可在 广 泛 的 p H 范 围 内 ( 1 -1 2 ) 应用 ; ②耐氧化性优 良 ; ③能耐温 至 6 0 ℃ 以 上 ; ④具有高的脱盐率 (达 9 9 % ) 及 良好 的分离 性 ; ⑤在 食品 中应 用能保持 独 特 香 味 ( 7 ) 。 目 前, P B I L 膜已成 功 地 用 于 处 理 量 为 10 0 吨 / 日的 筒型反渗透装置 中浓缩稀溶 液 。 过 去蒸 发 1 吨水需 要 约 4 2 00 日 元 , 用 P B I L 膜 只 需

1 4 。 日元 ( 8 ) , 大大降低了浓缩成 本 。 最 近开发的脱盐膜有:1、环氧膜 : 系 由帝人 公司 开发 , 是一种 耐压密 化 , 耐化学性优 良 , 水透过率和 脱盐率高 的膜 。 它是 将 4 3 . 8克三 乙 撑四 胺溶于 3 5 0 C C 水 中 , 然后慢 慢加入 2 9 . 7克环氧树脂 , 搅拌五小 时 , 过 滤 , 稀释成为 2 % ( 重 量 ) 的溶 液。 将 P E T无纺织布 ( 用 聚飒二次增强 , 厚 度 各 为1 0 0微米和 6 0 微 米) 在 上述溶液中浸渍 5 分钟 , 然后千 燥 1 0 分钟 。 再将它在间苯二甲酸氯和偏 苯三 甲酸氯 ( 重量 比 为 5 : l ) 的 1 . 5% (重 量 ) 的 己烷溶液中浸渍 5 分钟 。 这 样 得 到 的 膜 , 在原液为 1 % N a C I溶 液 , 4 0 公 斤 /匣米 2 压力下进 行试 验 , 水透 过 量 2 . 6 6 米 3 /米 2 。 天 , 脱盐率 9 5 . 6% ; 运 转 1 0 0小 时 后 , 水 透 过 量2. 4 9米 3 /米 2天 , 脱盐率 9 6 . 5 % 。

2、 丙 烯睛半透膜 : 系 住友化学公司开发 研究 。 将2 0 份丙烯腊的 共聚物 ( 8 9分子 %丙烯 睛 , n 分子 %丙 烯酸 乙醋 ) 溶 解于 1 0份 D M F 中 , 加热 至 4 0 ℃ , 浇注 于玻 板上 , 厚为 2 5 0微米 , 蒸 发一分钟 , 在 1 6 一 1 7 ℃ 水浴 中胶 化 , 干 燥一夜 后 , 通过等离子照射 , 进行试验 。 原水 为2 0 0 0 p p m 盐 , 在 5 0 公斤 /厘米 ’ 压力 下 , 水 透 过 量6。4 3米 3 /米 2 天 , 除盐 率为9 8 . 3% 。 这种 膜 的 商品名为 S o l c o n p , 它的特点是 能 排除有机物。

3、聚芳酞胺亚胺磺酸胺 : 将聚合物溶 于 DM F一 L IC I溶液中 , 在玻板上 浇注 , 1 4 0℃ 干 燥 , 再在水中浸渍, 干燥 , 然后试验 。 原水 为s 0 0 0 p p m N a C I, 在 吐0公 斤 /厘米 2 下 , 水透 过虽 0 . 5 3 米 3 /米 2 天 , 脱盐率 9 8 。 6% 。 当 原 水 为s s 0 0 0 p p m N a C I , 在 8 0公 斤 /厘 米’ 下 , 水 透过址 为0 . 7 6 米 3 /米 2 · 天 , 脱 盐 率9 6 . 5 % 。

4、F T 一3 0: 该膜耐热 性好 , 当 温 度升至 6 0 ℃ , 水透过量成直线上升 , P H 范 围 为 3 一 n , 能耐 C 1 2 , 目前用作 板膜 、 螺旋膜 。

5、P E C一 1 0 0 0 : 系东丽 公 司 研 制 , 为 一种复合膜 , 结构不祥 。 可用于海 水 一 段 脱 盐 , 地下盐水脱盐 性优良。 当原水为 5 0 0 Op p m N a C I时 , 在 4 0 公斤 /厘米 ’ 压 力下 , 水透 过 量 为0 . 6 1一 0 . 8 1米 3 /米 2 · 天 , 脱盐 率 为9 9 . 6~ 9 9 . 9% 。 P H 应 用 范 围 为 1 一 1 3 , 但在 碱性 中 , 水 透过丝下 降 。 高 温稳定 , 在 4 0 ℃ , 5 0 0 小时也 能 维持运 转 。 由以 上}青况看来 山 , 目 前 反 渗 透膜的发 展趋势 , 在 于发展非 对称膜 。 如能制 成 1 微 米厚 的膜 , 不仅脱盐率高 , 而且水透过量 高 。 因而 有可能用作一 段脱盐 。 所 以反渗透法是 当前较 好较经济的脱盐技 术。



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