[实用新型]一种反渗透净水装置

说明书

技术领域

一种反渗透净水装置,根据水分子在反渗透膜中孔径渗透扩散分离原理设计,其特征包括MCU(17)通过PWM驱动(18)调节PWM占空比方式调节隔膜增压泵(6)运行功率,进而控制反渗透膜(8)表面工作压力；MCU(17)通过脉冲驱动(19)以脉冲方式控制废水电磁阀(14)的关开,以此调节原水与反渗透膜(8)接触时间,使水分子通过反渗透膜(8)孔径渗透扩散至纯水侧,并通过调节接触时间方式控制产水率和产水的可溶性矿物盐含量；压差开关(31)或压力探头(13)把反渗透膜(8)表面工作压力信号反馈至MCU(17),MCU(17)根据反馈信号和事先设置的程序调节PWM占空比，构成压力反馈机制；装置运行信息显示于显示器(36),通过MCU(17)自动或人工操作端(37)修改MCU(17)运行参数。

背景技术

目前反渗透净水装置均是根据经典的反渗透理论设计：反渗透膜两侧有不同浓度的溶液,淡溶液有较大化学势,溶剂会从较淡溶液透过半透膜向较浓侧转移,浓溶液侧液位升高,这是自然渗透,高度差就是渗透压；如果反向施加压力克服渗透压,浓溶液侧溶剂就会克服化学势动力向淡溶液侧转移,这是逆向渗透。

该原理设计需要反向加压,因此反渗透净水装置都要一个增压泵；反渗透表面会产生浓差极化层,在一定的压力和产水速度下,浓差极化层厚度会不断的增加,因此需要排废水。通常,废水比例达到1:3,这个比例随温度急剧下降，每下降1℃，产水率下降5%,冬天达到1:7。目前该原理针对废水方面有许多改进；如废水回流到水源,此技术对公共饮水具有不确定安全或心理因素,使该技术不具备市场接受度；专用废水桶接废水再利用技术,相关控制技术复杂,如需要专人跟踪水桶水位等,操作上有难度；水局部循环间歇排废水技术,因影响反渗透工作压力的因素多,使其产品性能很难做到工业标准的一致性,运行工况没有一致性。即使是标准反渗透净水装置,其水源压力,泵性能,废水比例等相关因素复杂,变成每台机器运行条件差距巨大。另外，根据该原理设计的反渗透净水装置水分子透过反渗透膜的速度比可溶性矿物质分子速度快很多,造成产水矿物质含量几乎可以忽略。根据统计学方法的数据,自来水矿物质含量高低与心血管疾病具有确切的相关性,山泉水源几乎没有矿物质,罹患中风的概率偏高。但在污染形势严峻的今天,反渗透又是不得不的最好选择。

经典的反渗透理论(原理)只是表述了溶剂在压力驱动下,克服化学势动力从浓溶液侧经过半透膜(反渗透)向较淡溶液侧逆向渗透现象,并不是反渗透(半透膜)能分离溶质溶剂的选择性分离原理。选择性分离原理才是反渗透净水装置分离纯水的真正原理。因此用“反渗透”命名半透膜(反渗透水质)处理装置(技术)是不准确的。为叙述的方便,在此依旧延用“反渗透”这个名称。半透膜包含纳滤和RO反渗透膜。

反渗透膜(半透膜)选择性分离溶质溶剂分离原理经典理论有三种：

1。溶解-扩散模型

Lonsdale等人提出解释反渗透现象的溶解-扩散模型。他将反渗透的活性表面皮层看作为致密无孔的膜,并假设溶质和溶剂都能溶于均质的非多孔膜表面层内,各自在浓度或压力造成的化学势推动下扩散通过膜。溶解度的差异及溶质和溶剂在膜相中扩散性的差异影响着他们通过膜的能量大小。其具体过程分为：第一步,溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解；第二步,溶质和溶剂之间没有相互作用,他们在各自化学位差的推动下以分子扩散方式通过反渗透膜的活性层；第三步,溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。

在以上溶质和溶剂透过膜的过程中,一般假设第一步、第三步进行的很快,此时透过速率取决于第二步,即溶质和溶剂在化学位差的推动下以分子扩散方式通过膜。由于膜的选择性,使气体混合物或液体混合物得以分离。而物质的渗透能力,不仅取决于扩散系数,并且决定于其在膜中的溶解度。

2.优先吸附—毛细孔流理论

当液体中溶有不同种类物质时,其表面张力将发生不同的变化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有机物质,可使其表面张力减小,但溶入某些无机盐类,反而使其表面张力稍有增加,这是因为溶质的分散是不均匀的,即溶质在溶液表面层中的浓度和溶液内部浓度不同,这就是溶液的表面吸附现象。当水溶液与高分子多孔膜接触时,若膜的化学性质使膜对溶质负吸附,对水是优先的正吸附,则在膜与溶液界面上将形成一层被膜吸附的一定厚度的纯水层。它在外压作用下,将通过膜表面的毛细孔,从而可获取纯水。

3.氢键理论