李超 談賓賓(杭州上拓環(huán)境科技股份有限公司, 杭州 311121)

高性能海水淡化反滲透膜的制備及性能分析

李超 談賓賓(杭州上拓環(huán)境科技股份有限公司, 杭州 311121)

高性能海水淡化反滲透膜能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能和高脫鹽的雙重效果，在水資源特性與溶質(zhì)去除上實(shí)現(xiàn)平衡，對(duì)解決水資源危機(jī)有重要作用。通過(guò)在高性能海水淡化反滲透膜引入分子設(shè)計(jì)技術(shù)，可以提高產(chǎn)品性能質(zhì)量。本文旨在對(duì)高性能海水淡化反滲透膜的制備及性能進(jìn)行分析。

高性能；海水淡化；反滲透膜；制備性能

0 引言

新時(shí)期水資源嚴(yán)重不足，直接的影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。水資源供需矛盾的進(jìn)一步加劇導(dǎo)致社會(huì)各項(xiàng)矛盾。解決水資源問(wèn)題已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的重點(diǎn)。高性能海水淡化反滲透膜通過(guò)對(duì)海水進(jìn)行轉(zhuǎn)化，能夠達(dá)到節(jié)約能源改善水質(zhì)的目的，提供更多的優(yōu)質(zhì)水資源。

1 高性能海水淡化反滲透膜結(jié)構(gòu)與形態(tài)分析

1.1 高性能海水淡化反滲透膜結(jié)構(gòu)

高性能海水淡化反滲透膜主要是由分離功能層、聚砜材料多孔中間支撐層和聚酯無(wú)紡布基層構(gòu)成。在除去物質(zhì)和耐久性上具有明顯的優(yōu)勢(shì)外，在不同功能層的作用下高性能海水淡化反滲透膜能夠呈現(xiàn)不同的物理化學(xué)特性。在一般的情況下采用正電子湮滅時(shí)間光譜進(jìn)行海水分離孔洞尺寸的分析，并且保證每一個(gè)孔洞尺寸控制在0.65nm，這樣孔徑分離效果最為明顯。高性能海水淡化反滲透膜與硼滲透性具有關(guān)聯(lián)性，當(dāng)高性能海水淡化反滲透膜孔徑增加的時(shí)候，硼滲透性也會(huì)明顯增強(qiáng)。高性能海水淡化反滲透膜去除溶質(zhì)的主要部分是分離功能層中的孔徑。

1.2 高性能海水淡化反滲透膜的形態(tài)

高性能海水淡化反滲透膜中的分離層的主要材質(zhì)是交聯(lián)芳香族聚酰胺。這種材質(zhì)主要呈現(xiàn)褶皺形態(tài)，對(duì)于高性能海水淡化反滲透膜透水性能有著直接的影響。在一般的時(shí)候，高性能海水淡化反滲透膜沒(méi)有得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)證明結(jié)構(gòu)分離特性的作用。在經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后要保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過(guò)顯微技術(shù)對(duì)高性能海水淡化反滲透膜的褶皺結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，提出定量化的形態(tài)構(gòu)造，根據(jù)主要構(gòu)造分析內(nèi)在的透水性。在預(yù)測(cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時(shí)根據(jù)突出脊線長(zhǎng)度以及膜厚度參數(shù)，在不同的透水性膜上都要根據(jù)面積以及厚度進(jìn)行確認(rèn)，明確褶皺形態(tài)與透水性之間的關(guān)系。在高性能海水淡化反滲透膜基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上構(gòu)建分析動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出最優(yōu)模型，同時(shí)更好地進(jìn)行水量的預(yù)計(jì)。解析聚合物孔徑，根據(jù)康納利曲面計(jì)算脫水優(yōu)化聚合物，孔徑約為0．6～o．8 nnl，這與正電子湮滅時(shí)間光譜法(PALS)分析測(cè)試結(jié)果基本一致。計(jì)算結(jié)果顯示高性能海水淡化反滲透膜動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建的可靠性。

2 高性能海水淡化反滲透膜的研發(fā)

高性能海水淡化反滲透膜具有明顯的節(jié)能和高效脫鹽效果。在海水淡化中應(yīng)用最為廣泛，根據(jù)高性能海水淡化反滲透膜特殊的物理屬性與化學(xué)特性，利用分子設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研發(fā)，高性能海水淡化反滲透膜具有應(yīng)用多級(jí)工藝中的第二級(jí)技術(shù)，這樣才能夠保證高性能穩(wěn)定運(yùn)行。基于不同的研發(fā)效果，高性能海水淡化反滲透膜能夠在不同的溫度鹽中進(jìn)行應(yīng)用。高性能海水淡化反滲透膜在海水淡化的過(guò)程中會(huì)造成一定的膜污染，因此在通量的設(shè)置上要符合海水淡化操作，保證通量值的設(shè)置能夠在穩(wěn)定中運(yùn)行，這樣將會(huì)避免膜殼進(jìn)水端元件對(duì)水質(zhì)造成污染。通量值要低于30L/(m2·h)，在操作壓力下膜元件能夠保持良好的運(yùn)行效果，并且及時(shí)的反映出水質(zhì)狀態(tài)，通過(guò)合理的計(jì)算將會(huì)使更多的海水淡化效果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)高通量要求設(shè)置一定的邊界，高通量更適合在低溫低鹽度海水中進(jìn)行應(yīng)用，高脫鹽膜在高溫高鹽度中更適應(yīng)應(yīng)用。高性能海水淡化反滲透膜要在不同的海域進(jìn)行海水淡化應(yīng)用，這樣能夠保證進(jìn)水端膜元件能夠承受對(duì)應(yīng)的限制。根據(jù)不同的水質(zhì)等特點(diǎn)，進(jìn)行高性能海水淡化反滲透膜的選擇，這樣能夠獲取到更為合理的處理效果。

3 高性能海水淡化反滲透膜最新技術(shù)發(fā)展方向

高性能海水淡化反滲透膜新的材質(zhì)和技術(shù)被不斷地開(kāi)發(fā)出來(lái)。高性能海水淡化反滲透膜在傳輸機(jī)能和性能控制上也在持續(xù)的發(fā)展。高性能海水淡化反滲透膜會(huì)具有更為顯著的通用性，同時(shí)能夠在特殊領(lǐng)域中得到應(yīng)用。水孔蛋白和納米碳管都是先進(jìn)的高性能海水淡化反滲透膜應(yīng)用材質(zhì)，對(duì)于高性能海水淡化反滲透膜的完善具有重要的租用，特別是在滲透方面能夠解決更多的實(shí)質(zhì)性問(wèn)題。高性能海水淡化反滲透膜新技術(shù)和材質(zhì)的應(yīng)用還處于研發(fā)階段，需要大量的資金投入才能夠取得突破性進(jìn)展。因此，高性能海水淡化反滲透膜的創(chuàng)新發(fā)展還面臨很多的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

高性能海水淡化反滲透膜的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)能源有效節(jié)約，并且去除溶質(zhì)。為了能夠進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)反滲透膜的性能更加的優(yōu)質(zhì)，需要對(duì)復(fù)合高性能海水淡化反滲透膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)高性能海水淡化反滲透膜的主要特性。全新的高性能節(jié)能高效脫鹽反滲透膜在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用功能將會(huì)得到凸顯，并且能夠長(zhǎng)時(shí)間的保證穩(wěn)定的運(yùn)行效果。高性能海水淡化反滲透膜能夠降低污染，但要針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。高性能海水淡化反滲透膜是重要的水處理技術(shù)，能夠解決更多的水資源問(wèn)題。