家用反渗透净水机系统匹配方法研究

随着人民生活水平的提高,对净水产品的需求逐年增加。本研究通过实验分析,探讨了反渗透技术在家用净水机中的应用,针对中国特有的水质情况,提出了一套反渗透系统的合理配置方法。通过对比测试,本研究证实了采用优化后的家用反渗透净水系统,能够高效净化自来水,出水水质满足饮用水卫生安全标准要求,证明了其在实现饮用水深度净化方面的优势。

基于PLC反渗透海水淡化控制系统的设计与开发

针对反渗透海水淡化系统工艺复杂、运维繁琐、对操作人员专业技能要求高的特点,研发了一套反渗透海水淡化控制系统。详细研究整个工艺系统中预处理、反渗透等关键工艺环节的原理及自动控制过程。从系统的硬件设计和软件开发两个方面进行详细阐述。硬件设计方面,根据装置规模和控制需求完成控制系统设备选型。软件开发方面,完成控制器及人机交互界面多套软件的开发。该系统成功应用于高校反渗透海水淡化教学实践课。应用结果表明:该系统设计合理、操作界面简洁方便,在稳定安全运行的同时可实现教学培训、故障处理等目的。该系统在提高海水淡化操作人员专业技能的同时,也对高校创新其他专业的实操培训课程提供了借鉴和技术支撑。

太阳能真空膜蒸馏和肥料汲取液正渗透处理反渗透浓水的节能性和经济性分析

针对太阳能真空膜蒸馏(Solar vacuum membrane distillation,SVMD)和肥料汲取液正渗透(Fertilizer draw forward osmosis,FDFO)系统处理反渗透(Reverse osmosis,RO)浓水的试验研究较多,而对其能耗和经济性分析的较少.通过对试验规模和工业规模条件下2种系统的膜通量、能耗和成本进行对比分析,结果表明,在试验规模条件下,将RO浓水浓缩4倍,无辅助热源SVMD系统的膜通量为2.46 kg/(m^(2)·h),比能耗为110.6 kWh/m^(3),单位水生产成本为96.6元/m^(3);有辅助热源SVMD系统的膜通量为3.75 kg/(m^(2)·h),比能耗为230.7 kWh/m^(3),单位产水成本为13.4元/m^(3);FDFO系统的膜通量为3.62 kg/(m^(2)·h),比能耗为20.44 kWh/m^(3),单位产水成本为26.8元/m^(3).在工业化规模条件下,设计产水量均为240 m^(3)/d时,SVMD系统比能耗为12.8 kWh/m^(3),单位产水成本为10.8元/m^(3);FDFO系统比能耗为12 kWh/m^(3),单位产水成本为9.38元/m^(3).可见生产规模越大,不同系统的产水成本越小,差别也越小.

双膜法中水厂反渗透系统运行分析

根据中水源双膜工艺水厂反渗透4年工程运行经验,分析了膜性能变化及维持膜高效的工程措施。结果表明,中水源双膜工艺反渗透稳定运行4年,膜性能保持良好,标准化脱盐率均值为97.9%,较初始降低0.8%,平均年下降0.2%;98%保证率时,系统脱盐率从初始的98.4%降至97.4%,平均每年降幅为0.25%;系统标准化膜通量保持率为63.0%,进水压力稳定在1.19 MPa,一段压差相比初始值仅增大62.5%,与运行第一年水平相当,预测膜平均寿命能够达到7年;通过优化自控程序、严格控制进水氧化还原电位(ORP)及总氯、交替采用冲击式杀菌和清洗水箱杀菌、保持在线维护性清洗等综合手段,有效维持了膜性能,减缓膜性能衰减,延长膜寿命;工程电耗核算及预测表明,更换膜费用大大超过膜寿命延长增加的电费,应尽可能长维持膜寿命,延缓换膜时间,获得最大的经济效果;工程运行实践表明,国产阻垢剂、非氧化杀菌剂能够达到进口药剂相同效果,降低运行费用。

南京理工大学张轩教授团队在高适应力的聚酯薄膜用于高性能反渗透海水淡化方面取得最新研究进展

近日,Science(《科学》)以“More resilient polyester membranes for high-performance reverse osmosis desalination”为题,报道南京理工大学环境与生物工程学院张轩教授团队在反渗透膜研究方向的重要进展。姚宇健博士为论文第一作者,张轩教授、东北师范大学王宪泽副教授、美国耶鲁大学化学与环境系Menachem Elimelech教授为论文共同通讯作者,南京理工大学为第一通讯单位。该团队设计并合成了一类间苯二酚衍生物—3,5-二羟基-4-甲基苯甲酸(DHMBA),借助“共溶剂辅助”界面聚合的制膜方法,提高了反应物从水相迁移至有机相的扩散速率,构建了无缺陷且具有优异“水/盐选择性”的三维网络聚合物薄膜结构,验证了材料优异的反渗透基础分离性能(与Dupont公司SW30系列海淡膜相当)。进一步的模型实验研究结果表明,DHMBA型聚酯反渗透膜材料在脱硼率、耐氯性、抗有机污染、抗无机结垢等海水淡化关键评价指标方面均表现出色,综合性能在多维度超越行业标杆。

基于响应面法的微咸水反渗透脱盐工艺优化

为应对淡水资源短缺,提高微咸水反渗透工艺的处理效果,设计了一种单级多通道低压反渗透(RO)中试装置,采用Box-Behnken响应面分析法(RSM)建立了微咸水RO淡化过程的模拟和优化模型.在不同的进料浓度,进水流量和浓淡水比例等工艺参数条件下,考察了系统的盐截留率和膜通量,分析和计算了系统的评价系数和单位能耗(SEC).结果表明,进料浓度和浓淡水比例是影响盐截留率的显著因素.低进料浓度、较高进水流量并不能显著提高盐截留率,反而会增加设备的单位能耗.在5000mg/L进料浓度的条件下,控制进水流量258.02L/h,浓淡水比例1.39时,脱盐效果最佳,评价系数达到10.58L/(m^(2)·h),单位能耗相对最低为5.15(kW·h)/m^(3).所建的RSM模型能够较好地模拟微咸水反渗透脱盐的过程,SEC预测精度良好,R^(2)值达到0.9925,盐截留率模型误差RMSE仅为0.36.RSM模型可以用于优化不同进料浓度下的操作条件,指导反渗透脱盐工艺的长期高效运行.

电絮凝处理脱硫废水及其用于反渗透预处理的研究

为了研究电絮凝法对脱硫废水的处理效果及其作为反渗透预处理技术的作用,利用铁铝阳极电絮凝法对脱硫废水进行预处理,探讨工艺条件对电絮凝效果的影响,然后用反渗透法进一步处理出水,对比研究有无电絮凝时反渗透的膜性能,对絮凝体和阴极沉积物进行表征实验以分析电絮凝预处理脱硫废水的机理。结果表明:使用铁铝阳极可在短时间内实现较好的去除效果,最佳条件:反应时间为60 min、初始pH为8、电流密度为8 mA/cm^(2),污染物通过氧化、还原和絮凝反应被去除,在反渗透前进行电絮凝预处理,膜通量稳定在36.4 L/(m^(2)·h),Zn^(2+)、Pb^(2+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Cl^(-)总去除率分别为99.5%、99.3%、95.3%、91.0%、80.2%。电絮凝对脱硫废水有较好的净化效果,作为反渗透的预处理步骤能有效减少膜污染,提高出水质量。

DES改变胺单体扩散速率制备高性能复合反渗透膜

在常用的提高复合膜性能的方法中,调控复合膜形成的关键步骤界面聚合(IP)是一种简单且有效的方法。然而,对低共熔溶剂在界面聚合过程中的影响研究相对较少,在此,本文提出了将低共熔溶剂(DES)引入界面聚合过程中,制备了聚酰胺复合反渗透膜。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等对复合膜的结构和物化性质进行了表征。考察了DES的加入量对反渗透膜性能的影响,并系统地分析了黏度对胺单体扩散速率的影响。得出了DES添加量为5%时,复合膜综合性能最佳,通量为63L/(m^(2)·h),截留率为99%。研究结果表明:DES的掺入使膜表面粗糙度降低、亲水性和电负性增强,此外,相比于未改性的复合膜,DES改性后的复合反渗透膜通量都有所提升。这项工作对制备出高性能的复合膜具有重要意义。

高渗透性芳香聚酰胺反渗透膜的影响因素及机理分析

随着反渗透膜应用的普及化和广泛化,提升其渗透性能成为了当下的迫切追求。为进一步改善以间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体的芳香聚酰胺反渗透膜的分离性能以及表面形貌,从水相浸润时间、油相反应时间、热处理温度和时间、MPD及TMC的添加量、以及二甲亚砜(DMSO)的添加量等方面进行了研究,得到具有均一形貌的高渗透性芳香聚酰胺反渗透膜。通过对芳香聚酰胺反渗透膜进行性能评价、扫描电子显微镜(SEM)以及傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)等测试。结果表明:改善工艺参数后得到的反渗透膜拥有良好的渗透性能、分离性能以及表面形貌。

臭氧催化/超滤组合工艺去除石化反渗透浓水中有机物

由于石化反渗透浓水含盐量高且存在难降解有机物,不利于水资源的回收利用。采用臭氧催化/超滤组合工艺去除反渗透浓水中的有机物,通过分析臭氧催化氧化预处理实验中影响因素并考察超滤膜比通量变化规律并结合膜污染动力学模型揭示膜污染机理。研究结果表明:当臭氧催化氧化预处理条件为臭氧浓度17 mg/L、催化剂投加量体积比40%、紫外光强0.7 mW/cm^(2)、反应时间40 min,臭氧催化氧化预处理效果最佳;探讨孔径、流速、温度对膜比通量及膜污染影响,得出最佳运行条件为孔径20 nm、流速4.2 L/min、温度40℃且孔径越大、温度越低、流速越小,膜比通量越小,膜污染越严重;基于三维荧光光谱(3D-EEM)及水质分析,臭氧催化/超滤组合工艺能高效去除石化反渗透浓水中有机物。本研究构建的组合工艺可为石化反渗透浓水中的有机物去除提供参考。

反渗透浓水回收利用的探索研究

反渗透水处理伴随产生了大量的浓水,为了避免污染问题,分别从反渗透水处理装置的原理、反渗透浓水回收利用方案和相关注意事项出发,提出了反渗透浓水回收利用的工艺改造思路,进而使得水资源的利用率提高,最终为实现零排放奠定基础。

纳滤和反渗透法处理含Ag-110m的放射性废水

Ag-110m是核电厂放射性废水中主要γ放射性核素,其放射性活度占核电厂总液态放射性流出物的份额高达57%,是放射性废水处理当中的关键核素。Ag-110m无法通过离子交换树脂净化处理,在国内多家核电厂均存在Ag-110m的处理问题。本研究从解决Ag-110m的处理问题出发,以国内某核电厂真实放射性废水源项为基础,开展纳滤、反渗透、纳滤和反渗透联用处理Ag-110m可行性研究。研究结果表明,3种处理方法均能实现对放射性废水中Ag-110m的有效去除,去除率由高到低依次为:纳滤和反渗透联用≈反渗透>纳滤。在3种处理方法中,纳滤虽对Ag去除率最低,但仍可达99%,经纳滤处理后的放射性废水中Ag-110m放射性活度浓度低于15 Bq/L,满足核电厂的废水排放限值要求。并且纳滤具有处理效率高、对进水水质要求低、使用寿命长的特点,从实际应用方面分析,采用纳滤处理核电厂放射性废水中Ag-110m是最为高效、经济的处理方式。

内循环脱氮反应器处理炼化反渗透浓水的工程应用

在内循环(Internal circulation,IC)厌氧反应器结构基础上,设计了IC脱氮反应器,并研究了其在炼化反渗透浓水处理中的工程应用。结果表明,IC脱氮反应器启动快、运行稳定。在进水TN为18.7~39.0 mg/L,平均26.6 mg/L条件下,经IC脱氮反应器处理后出水TN为1.89~14.0 mg/L,平均4.65 mg/L,显著低于《陕西省黄河流域污水综合排放标准》(DB 61/224—2018)表1中B标准对于TN≤15 mg/L的排放要求;出水悬浮物质量浓度低,平均为18.6 mg/L;后续内循环曝气生物滤池出水COD平均为35.4 mg/L,可稳定控制在50 mg/L以下,综合处理效果好。同时,该设备占地面积小,工艺简单,水处理直接成本为1.36元/m3,具有显著的经济效益。

反渗透技术去除内分泌干扰物的研究进展

膜分离技术是一种有效去除水环境中新污染物的技术,反渗透(RO)工艺在不同类型水体和不同浓度内分泌干扰物(EDCs)去除方面显示出了良好的应用前景,新型反渗透膜的开发解决了EDCs膜处理技术的局限性,拓展了反渗透去除EDCs适用范围。基于此,综述了水环境中EDCs反渗透去除技术的最新研究进展,对比分析了不同反渗透膜性能和工艺参数优化提高EDCs去除效能,总结了适用水体中EDCs高效去除的膜改性和工艺改良潜在需求,展望反渗透技术强化降解内分泌干扰物残留的发展趋势,进一步针对膜技术成本等新问题,并建议对膜技术进行更深入的研究。

反渗透海水淡化技术在核能综合利用上的应用研究

在全球能源与水资源日益紧张的背景下,探索高效且可持续的能源与水资源利用方式成为当务之急。聚焦于反渗透海水淡化技术与核能综合利用相结合,旨在探索一种新的资源利用模式,以应对能源和水资源的双重挑战。研究结果表明,基于核能供能的反渗透海水淡化可提高能效、减少化石燃料依赖和温室气体排放,同时降低水的黏度,优化能源的综合利用效率。

反渗透海水淡化技术中国专利分析

反渗透法海水淡化属于一种膜分离技术,具有能耗低、脱盐率高、产水量大、化学试剂消耗少和水质稳定等优点。通过对反渗透(Reverse Osmosis,RO)海水淡化技术的中国专利进行检索和统计,从该技术的中国专利申请量趋势、主要中国申请人排名和构成、中国专利申请量区域分布情况和中国专利法律状态等方面展开分析总结,初步分析了目前中国反渗透(RO)海水淡化技术的专利布局和专利发展现状,对中国反渗透(RO)海水淡化技术的发展具有一定的指导意义。

反渗透隔膜增压泵运动学分析

反渗透隔膜增压泵中活塞的动力学特征对其工作性能有直接的影响。由于活塞还与膜片中的工作区域连接,运动中使膜片受到拉伸,决定了膜片的受力方式以及拉伸的大小,因此对膜片的寿命也有直接影响。为了了解反渗透隔膜增压泵活塞的运动特征,提高其设计精度,根据其结构特征以及设计原理建立动力学模型,通过活塞与偏心轮的相对运动关系分析了活塞在轴向以及径向的运动特征,通过理论分析和仿真得到活塞相对缸体的位移、速度、加速度运动规律,为反渗透隔膜增压泵的优化设计提供理论基础。

反渗透膜废弃阶段生命周期评价的研究进展

反渗透(RO)技术被广泛应用于水处理领域,在海水淡化及废水处理中均发挥着重要作用.随着RO技术应用规模日益扩大,产生了大量的废旧RO膜,大部分被填埋或焚烧处理,造成环境污染的同时还浪费资源.归纳了当前废旧RO膜资源化利用的方式,包括再利用、再循环和能量回收;基于生命周期评价(LCA)框架对RO膜废弃阶段的LCA研究现状进行分析.结果表明,废旧RO膜的资源化利用提高了RO脱盐的可持续性,是建立RO膜产业循环经济系统的有效途径.目前,针对废旧RO膜资源化利用的生命周期评价研究仍处于起步阶段,亟待针对新兴废旧RO膜资源化利用技术的生命周期评价、多种废旧RO膜资源化利用方式的对比评价等问题展开研究.

国产IPX能量回收装置在大型反渗透海水淡化中的运行

介绍了国产电机驱动转子式能量回收装置在山东某海水淡化厂中的运行情况。该海水淡化厂采用气浮-超滤预处理,经二级反渗透淡化,二级反渗透产能为5万m^(3)/d。一级反渗透海水淡化设置了3套产能为1.96万m^(3)/d SWRO单元,其中1#单元采用了国产IPX-110能量回收装置,2020年5月完成调试,测试效率为90.5%,运行3年多,当前效率为92.0%,运行性能稳定;2#和3#单元采用了进口PX能量回收装置。运行结果各项指标均达设计目标,满足了周边工业企业用水要求。

矿井水反渗透系统阻垢剂成分与阻垢机制

矿井水反渗透浓水中阻垢剂可以抑制Ca^(2+)、Mg^(2+)结晶沉淀导致双碱法投药量高、除硬效果差,影响后续蒸发结晶分盐效果.探究反渗透系统中阻垢剂成分及阻垢机制是实现Ca^(2+)、Mg^(2+)脱稳、解决深度除硬与零排放问题的关键.本文首先测定反渗透浓水水质条件,通过超滤分级、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和三维荧光光谱(EEM)分析得出溶解性有机物主要为分子量<3 kDa且含有羧基、醇/酚羟基与不饱和烃结构的微生物代谢产物和类腐殖酸物质;根据13C和31P核磁共振(NMR)谱化学位移特征(甲基碳、季碳和C—PO_(3)H_(2)结构),确定阻垢剂主要成分为羟基乙叉二膦酸(HEDP);吸附去除88.55%总磷和38.86%COD后,双碱滴定结果表明,Ca^(2+)沉淀完全所需CO^(2)_(-3)的投加量从2845.8减少至826.8 mg·L^(-1),表明HEDP主要阻止Ca^(2+)结晶成垢;重新利用HEDP复配,CO^(2)_(-3)投加量仅增加至1626.3 mg·L^(-1),说明吸附去除的部分有机物具有一定分散作用,可以抑制溶液中Ca^(2+)结晶团聚.HEDP与溶解性有机物的协同阻垢机制,为矿井水反渗透浓水中Ca^(2+)、Mg^(2+)深度去除提供重要理论依据和调控策略.