本發明專利技術公開了一種反滲透膜和納濾膜的組合分離方法和裝置，所述組合分離方法利用所述反滲透膜將溶液中的離子濃縮至所述離子的極限濃度得到極限濃度溶液，所述極限濃度溶液中所述離子的濃度約為6％，再利用所述納濾膜將所述極限濃度溶液繼續濃縮至所述離子濃度為10％以上，本發明專利技術濃縮效率高，能耗低，成本低，且可根據需要任意增減反滲透膜和納濾膜數量，可以針對不同離子進行濃縮包括氯化鈉，氯化鈣，硫酸鈉，氯化鎂或其它可以被反滲透和納濾膜截留的離子或分子進行濃縮。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種水處理回用或物料濃縮中的分離方法，具體涉及一種反滲透膜和納濾膜的組合分離方法和裝置。
技術介紹
利用有機薄膜的離子選擇透過性在上世紀的五十年代末和六十年代初期就被利用來制造成反滲透或納濾膜的商品投放入市場，反滲透膜最初的應用包括海水和苦咸水的脫鹽，由于工業領域對保護水源，減少能耗，控制污染以及從廢水中回收有價值物質的需求日益增加，反滲透膜和納濾膜的用途不斷擴展，也進入了物料濃縮的領域，相對于傳統蒸餾法，膜法分離濃縮技術更加節省能耗，同時也不會引起產品熱分解和變質，因此被廣泛認為最有效和經濟的分離技術之一。反滲透膜是最精密的膜法液體分離技術，它能阻擋所有溶解性鹽和分子量大于100的有機物，但允許水分子透過，常用的反滲透膜復合膜脫鹽率一般大于98%。納濾膜與反滲透的差別在于納濾膜對溶解性鹽或溶質不是完美的阻擋層，早期稱為低壓反滲透或疏松反滲透，因其截留分子量在200 2000之間，膜孔徑約為lnm，適宜分離大小約為Inm的溶解組份，故稱為“納濾”。納濾膜能有效截留二價及高價離子和分子量高于200的有機小分子，納濾膜因其膜的結構和孔徑差異，其對溶質透過會因鹽份或溶質的種類和濃度高低以及納濾膜的種類而有較大差異。上述所提的脫鹽率是指通過反滲透或納濾膜從系統進水中除去總可溶性的雜質濃度的百分率，即進水中含鹽量和出水含鹽量之差除以進水含鹽量的百分數，而此脫鹽率和測試方法中采用的進水濃度，進水壓力，回收率，pH，溫度和測試時間有關。其中回收率是指膜系統中給水轉化成為產水或透過液的百分率。目前商品化一般的反滲透膜的測試方法多采用2000ppm NaCl溶液在進水壓力為15公斤，回收率為15%，pH7 8，25°C和20 30分鐘的測試條件來報告其脫鹽率，對離子去除率要求更高的海水淡化應用上海水淡化反滲透膜其測試方法則采用32000ppm NaCl溶液在進水壓力為55公斤，回收率為8%，pH7 8，25°C和20 30分鐘的測試條件來報告其脫鹽率。而商品納濾膜一般的測試方法多采用2000ppm硫酸鎂溶液在進水壓力為5公斤，回收率為15%，pH7 8，25°C和20 30分鐘的測試條件來報告其脫鹽率，此測試條件并不能正確反應納濾膜能否適用於高鹽份濃縮，所以在本應用中納濾膜的脫鹽率采用60000ppm氯化鈉或氯化鈣溶液在進水壓力為20公斤，回收率為50%，pH7 8，25°C和20 30分鐘的測試條件來報告其脫鹽率在采取反滲透膜或納濾膜的分離過程中，要分離的料液會因膜對水中離子的選擇分離性的不同將料液分離成兩股液體，一為含離子量少的淡水(又稱滲透液或清液)，另一股為離子富集的濃水(或稱濃縮液或濃液)，而在膜兩側的離子濃度差所造成平衡時的水柱壓力差即稱為滲透壓，要使分離不斷進行，就必需在膜的進液側不斷加壓使其壓力高於滲透壓，淡水才能透過膜而流出，這就是反滲透膜的操作原理，而在實際操作中，此滲透壓也限制了其濃水中的離子濃度，如果膜的兩側的離子濃度為lmole/L時，其滲透壓可以達到24.4Bar，而海水中的離子總濃度約為1.lmole/L，其滲透壓即達約27Bar，如將海水中取出50%的飲用淡水，則其濃水側滲透壓即高達54Bar，此高滲透壓造成高能耗并對膜阻件的抗壓性也有很高的要求。所以一般采用反滲透膜時，其濃水的濃度極限多在2mole/L (lmole/L氯離子和lmole/L鈉離子)也就是氯化鈉濃度在6% (質量百分比)左右。隨著水回用的需求日益加劇，對反滲透膜的濃縮要求也不斷上升，有些廢水回用中，反滲透膜的濃水因含鹽量過高不能任意排放，而需要對其進行零排放的蒸發處理，而提高此濃水中的離子濃度會大大減少蒸發所需的熱能而降低運行費用，因此需要一種技術將濃水中鹽的含量從目前的6%再提高至10%以上，以降低蒸發的投資和運行費用。目前雖然電滲析是另外一種濃縮的方法，但其設備投資和運行成本也都比較高，所以針對此需求，本專利專利技術提出了一種利用反滲透和納濾膜的組合系統使鹽水濃縮可以提高到10%以上。目前的文獻和專利檢索都沒有相關的內容，只有在專利CN1268390A中提到如何降低反滲透膜分離中的滲透壓，但其裝置和運行方式復雜，很難大規模的運行，也沒有采用不同的膜來降低滲透壓的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決上述現有技術的不足，提供了一種反滲透膜和納濾膜的組合分離方法和裝置，所述組合分離方法的原理在于利用所述反滲透膜將溶液中的離子(如氯化鈉、氯化鈣等)濃縮至所述離子的極限濃度得到極限濃度溶液，所述極限濃度溶液中所述離子的濃度約為6%，再利用所述納濾膜將所述極限濃度溶液繼續濃縮至所述離子濃度為10%以上，本專利技術濃縮效率高，能耗低，成本低，且可根據需要任意增減反滲透膜和納濾膜數量，可以針對不同離子進行濃縮包括氯化鈉，氯化鈣，硫酸鈉，氯化鎂或其它可以被反滲透和納濾膜截留的離子或分子進行濃縮。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案:一種反滲透膜和納濾膜的組合分離方法，包括:用所述反滲透膜先將溶液中的離子濃縮至所述離子的極限濃度得到兩股溶液，一股為濃水，另一股為淡水，然后再利用所述納濾膜將所述濃水繼續濃縮至所需離子濃度；所述反滲透膜為一般反滲透膜，脫鹽率為99%以上，優選脫鹽率為99.5%以上，更優選海水淡化專用膜脫鹽率為99.6%以上，采用高脫鹽率的反滲透膜的目的是獲得低離子濃度的淡水(又稱滲透液或清液)；所述納濾膜脫鹽率為10 % 50 %，優選脫鹽率為20 % 40 %，更優選脫鹽率為20 % 33 %，此脫鹽率會隨著濃縮過程中離子濃度上升而下降，所以適用的納濾膜是按濃縮過程中的脫鹽率和其所受的操作壓力和膜通量來決定，脫鹽率太低則達不到濃縮離子的目的，脫鹽率太高造成滲透壓太高使操作壓力上升并膜通量減小。使用所述反滲透膜時，所述回收率為所述離子濃度達到極限濃度時的回收率，例如進液為2 %的含鹽量時，回收率即為66 %，此時濃水的含鹽量為6 %，如進液為3 %的含鹽量時，回收率即只能為50%。使用所述納濾膜時，所述回收率為50%，回收率低時所需要達到一定濃縮比例的膜面積會上升，增加設備投資費用，回收率高時，其濃縮濃度上升會造成滲透壓上升而需要提高操作壓力，造成運行的能耗上升。較佳的，所述反滲透膜操作壓力為50 60kg。較佳的，所述納濾膜操作壓力為20 40kg。在一較佳實施方式中，所述反滲透膜脫鹽率為99%以上，所述反滲透膜操作壓力為50 60kg ;所述納濾膜脫鹽率為10% 50%，所述納濾膜操作壓力為20 40kg ;所述反滲透膜的回收率為所述離子濃度達到極限濃度時的回收率，所述納濾膜的回收率為50%。本專利技術中所述操作壓力只要滿足在所述回收率下，膜的產水通量在一般的適用通量如15至40公升每平米每小時即可。本專利技術還提供了一種反滲透膜和納濾膜的組合分離裝置，包括:反滲透膜系統和納濾膜系統；所述反滲透膜系統包括:反滲透膜、與反滲透膜集成的高壓外殼、提供壓力的進液泵和高壓泵，保護膜被顆粒物污染或劃傷的保安濾器，以及所需的管道，儀表和閥門；所述納濾膜系統包括納濾膜、與納濾膜集成的高壓外殼、提供壓力的進液泵和高壓泵、保護膜被顆粒物污染或劃傷的保安濾器，以及所需的管道，儀表和閥門。在操作上將要濃縮的液體經由所述進液本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種反滲透膜和納濾膜的組合分離方法，包括：用所述反滲透膜先將溶液中的離子濃縮至所述離子的極限濃度得到兩股溶液，一股為濃水，另一股為淡水，然后再利用所述納濾膜將所述濃水繼續濃縮至所需離子濃度；或先用所述納濾膜濃縮所述溶液，得到的淡水返回至前一段膜系統的進液繼續濃縮，得到的濃水進入下一段膜系統繼續濃縮至所需離子濃度，所述淡水由反滲透膜過濾后流出。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：傅立德，陳偉，
申請(專利權)人：凱膜過濾技術上海有限公司，
類型：發明
國別省市：
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