咖啡浓缩反渗透膜论文

『壹』 浅析咖啡净水过滤解决方案

浅析咖啡净水过滤解决方案

咖啡，作为世界三大非酒精饮品之一，在世界各地拥有众多的爱好者。相比让人刺激兴奋的可可，自然清新的茶香，咖啡的浪漫浓郁和恬静中那一缕馨香让人流连忘返。源自埃塞俄比亚高原的咖啡饮品在 欧美 国家和地区得到极大普及，而在古老的东方大地，传统文化和西方文明交织融合，推动咖啡饮料走进家庭、办公室和各种社交场合。在街角别致的精品咖啡店追寻若隐若现的记忆，又或是在随处可见的连锁咖啡店和三两好友聊聊天，已经成为人们追求时尚和现代生活的缩影。

咖啡对水质的要求

咖啡饮料独特的风味，来自人们的味觉和嗅觉体验。一杯咖啡饮料大部分由水构成。咖啡本身含有咖啡因、单宁酸、蛋白质、蔗糖、矿物质等多种成份，这些物质与水混合并萃取出其中的甜味、香气、酸味和醇味。水质的好坏很大程度 左右 了咖啡饮料的品质。



1.咖啡口感影响



我国幅员辽阔，水资源分布不均匀，数十年来高速的经济发展对自然水体产生了一定的污染。由卫生部和国家标准化管理委员会共同发布的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）采用106项指标，对生活饮用水水质进行规范和监督。但生活饮用水水质并不能满足咖啡用水的需求。例如水中的游离氯，可以抑制市政自来 水管 网中细菌微生物的繁殖，但余氯产生的异味对咖啡饮料口感带来负面影响；国家标准范围为0-1000mg/L的总溶解性固体含量（TDS）在较高数值区间时，较厚重的水质味觉会覆盖咖啡本身的口感，而过低的TDS含量会造成咖啡萃取不足，有香气但口感平淡。



2.设备使用维护影响

水中较高的钙、镁硬度在咖啡机内部加热部件表面易形成沉淀，即水垢，堵塞蒸汽及输水管路，造成设备无法正常使用，特别在我国华北及西北等水质硬度较高的区域，由水垢引起的咖啡机设备故障极大提高了使用成



咖啡净水常用过滤技术

随着我国国民经济的快速稳定发展，净水市场也得到蓬勃发展，在引进国外先进科技和自主创新的双模推动下我国过滤技术水平得到快速提升。在咖啡净水领域，超滤、反渗透、离子交换和活性炭过滤等技术手段得到广泛应用。



1.超滤



超滤是膜过滤技术的一种，按照运行工况分为死端过滤和错流过滤，可拦截颗粒杂质和大分子有机物，有效降低浊度和水中细菌*1。超滤产品的优点是运行成本较低，缺点是功能性较差，无法去除水中的余氯异味，无法解决由钙、镁离子产生的水垢问题，更无法调节水的总溶解性固体含量（TDS）使之达到高品质咖啡的冲泡需求。



2.反渗透



我国在反渗透技术应用上走在世界前列，无论是海水淡化，锅炉补给水，电子行业超纯水还是中水回用等领域，反渗透脱盐技术都有极大的市场份额。反渗透技术有着上佳的脱盐功效，不但可以拦截水中的颗粒杂质、细菌，去除水中的钙、镁离子以减少水垢，同时降低总溶解性固体含量（TDS）。鉴于目前反渗透膜元件的产水量偏低，大部分商用纯水机通过配备外置储水罐来满足高峰期峰值用水的需求。反渗透技术也存在一定的弊端，比如内部部件较多结构相对复杂，对运行维护有较高要求，同时反渗透技术产生一定比例（1:1至1:3）废水排放，在日益强调绿色节能 环保 的今天显得背道而驰。而采用反渗透纯水作为咖啡冲泡水，由于纯水总溶解性固体含量（TDS）较低，所含矿物质较少，PH值呈酸性，易造成咖啡萃取不足，口感平淡而酸味凸显。



3.离子交换



离子交换技术较早应用于脱盐工艺，主要用于水处理软化和纯化，其原理是利用离子交换树脂所携带的功能基团，与水中的阴、阳离子进行置换，从而达到脱盐的目的。离子交换技术在商用咖啡净水应用中，多以软水机形式出现，采用钠型软化树脂与水中的钙、镁离子置换，钙、镁离子被留在树脂上，而钠进入水中，达到降低钙、镁硬度，减少水垢的目的。离子交换软化技术对钙、镁硬度有较强的去除能力，减少水垢效果明显，非常适合水质硬度较高水垢问题严重的地区。缺点是经过离子交换后，水中的钠离子含量明显增加，降低咖啡口感体验度。以水质条件总硬度400 mg/L，钠含量20 mg/L原水为例，经过软水机后钠离子含量增加至200 mg/L左右，远远超出咖啡冲泡水的建议范围，且有可能超出生活饮用水卫生标准的上限。所以软水机建议作为设备用水而非咖啡用水或饮用水的技术手段，以降低水垢导致的设备故障为主要目的来使用。



4.活性炭

活性炭具有极佳的吸附纳污能力，得益于巨大的比表面积（每克活性炭的表面积可达600m2左右），活性炭可有效去除水中余氯、异味和挥发性有机物，对改善饮料口感效果显著，在水处理工艺中应用广泛。单纯的活性炭过滤功能较为单一，所以活性炭过滤常常与 其他 过滤技术手段结合在一起使用。

5.微滤

微滤也称微孔过滤，是指水在一定压力推动下穿过纤维网状过滤介质，水中的泥沙、铁锈和部分胶体杂质被拦截，而允许大分子有机物和无机盐透过。在咖啡净水领域，聚丙烯熔喷滤芯和聚丙烯折叠滤芯经常被使用，其特点是货源充足，缺点是功能较为单一，无法去除水中的异味、水垢和改变总溶解性固体含量（TDS）。

通过以上过滤技术对比可以发现，在水质硬度高水垢问题严重地区，反渗透技术可以较好的满足咖啡净水的过滤净化需求，去除水中颗粒杂质和异味，降低钙、镁离子含量以减少因水垢产生的设备故障，但要注意避免反渗透纯水机出水总溶解性固体含量（TDS）过低引起的咖啡萃取不足问题；而在总溶解性固体含量（TDS）及水质硬度较低的区域，为保证水中保留一定的矿物质成分，可不必采用反渗透技术，而采用微滤、活性炭等技术手段满足咖啡净水需求。

咖啡净水案例分析

某跨国餐饮连锁企业M在中国拥有超过一千家咖啡餐厅，采用阿拉比卡咖啡豆和半自动咖啡机为客户提供咖啡饮品，咖啡冲泡水标准如下所示。



M为咖啡餐厅选用了3M SGLP2-BL混合调配水过滤系统，该套过滤系统的特点是可以根据咖啡风味的不同需求任意调节出水的TDS值，充分发挥水质对咖啡的激发功效，优点是可有效避免纯水过低的总溶解性固体含量（TDS）对咖啡萃取不足引起酸味的负面影响，同时可适应我国地域跨度大原水水质差异较大的国情。

3M SGLP2-BL混合调配水过滤系统，整合反渗透与活性炭微滤技术的优点，可将反渗透纯水与非纯水进行手动混合调配，从而得到理想的水质，同时，一级二段的膜滤芯排列，有效降低了废水排放量，内置无需用电的供水泵大大减少了维护保障成本。





通过对M餐厅遍布全国各地的30家餐厅水质跟踪监测发现，不同的原水水质条件下（峰值TDS值350mg/L，低限值110mg/L），通过3M SGLP2-BL混合调配水过滤系统后，出水总溶解性固体（TDS）检测值均稳定在50-100mg/L的要求范围内，有效保证了咖啡冲泡水品质的稳定性。



好水、好咖

随着咖啡知识、文化的深入传播，咖啡市场迎来更好的发展机遇。水是咖啡馨香甘醇的载体，让一杯好喝的咖啡包罗万象，呈现不同的口味和香气，犹如海纳百川，丰富多彩。

『贰』 反渗透膜原理是什么及如何清洗

反渗透膜的原理：

反渗透膜的工作需要借助外力对膜的一侧的溶液施加压力，当这个压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透，在压力的作用下反渗透膜的膜孔只有0.0001微米，一些杂质分子化学离子和细菌、真菌、病毒体等等不能通过，就会留在浓液溶的一侧，然后排出。

从而在膜的低压侧可以得干净的溶液，也就是渗透液。高压侧得到浓缩的溶液，就是浓缩液。若是用在海水淡化的行业，在膜的低压的一侧可以得到淡水，在高压侧得到的就是卤水，由于反渗透膜使用简单，过滤效果好，所以在水处理行业使用广泛

化学清洗反渗透膜的方法：

1.柠檬酸溶液，在高压或低压下，用1%-2%的柠檬酸水溶液对膜进行连续或循环冲洗，这种方法对Fe(OH)3污染有很好的清洗效果。

2.柠檬酸铵溶液，柠檬酸的溶液中加入氨水或配成不同PH值的溶液，也可在柠檬酸铵的溶液中加HCL，调节PH值至2-2.5，例如在190L去离子水中，溶解277g柠檬酸胺，用HCL调节溶液PH值为2.5，用这种溶液在膜系统内循环清洗6小时，效果很好，若将该溶液加温到35-40℃，清洗效果更好，该溶液对无机物的污染清洗效果均很好，但清洗时间较长。

3.加酶洗涤剂，用加酶洗涤剂处理膜，对有机物污染，特别是对蛋白质，油类等有机物污染特别有效，若在50℃-60℃下清洗效果更好，[本文来自净水器官网}一般的在运行10天或半个月后用1%的加酶洗涤剂在低压下对膜进行一次清洗，由于所用加酶洗涤剂浓度较低，所以要求浸渍时间长一些。

4.浓盐水，对肢体污染严惩的膜采用浓盐水清洗是有效的，这是由于高浓度盐水能减弱胶体间的相互作用，促进胶体凝聚形成胶团。

5.水溶性乳化液，用于清洗被油和氧化铁污染的膜十分有效，一般清洗30-60分钟。

6双氧水溶液，例如将0.5L，30%的H2O2用12L去离子水稀释，然后清洗膜表面，这种方法对有机物污染特别有效。

7.次氯酸钠和甲醛溶液，对于细菌的污染，要视不同的膜采取不同的处理措施，对芳香聚酰胺膜可用1%(重量)的甲醛溶液清洗，同时要经常分析反渗透浓水中保持0.2-0.5mg/l的余氯，以防止细菌繁殖。

8.草酸和EDTA溶液，对于反渗透膜上的金属氧化物沉淀，用草酸和EDTA溶液清洗为好。

『叁』 反渗透膜的分离原理是什么

要了解反渗透法原理，先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象，当两版种含有不同浓权度盐类的水，用一张半渗透性的薄膜分开时就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止。然而，要完成这一过程需要很长时间，这一过程也称为自然渗透。
但如果在含盐量高的水侧，施加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大，可以使水向相反方向渗透，而盐分剩下。因此，反渗透除盐原理，就是在有盐分的水中（如原水），施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中盐分的目的，这就是反渗透除盐原理。

『肆』 反渗透膜主要分离原理是什么

反渗透膜是属于一种压力推动的膜滤方法，所用的膜不具离子交换性质，可以专称为中性膜。反渗透用半透膜为滤属膜，必须在克服膜两边的渗透压下操作，过去使用醋酸纤维素膜时的操作压力为50~60个大气压，现今使用的聚酰胺复合膜的操作压力为15个大气压左右。
半透膜是指只能通过溶液中某种组分的膜。对水处理所用的半透膜要求只能通过水分子，当然，这种对水的透过选择性并不排斥少量的其它离子或小分子也能透过膜。
对膜的半透性机理有以下几种解释，但都不能解释全部渗透现象。
一种解释认为这是筛除作用，即膜孔介于水分子和溶质分子之间，因此水能透过，而溶质不能透过，但这不能解释和水分字的大小基本一样的盐分分子不能透过的原因。
第二种解释是认为反渗透膜是亲水性的高聚物，膜壁上吸附了水分子，堵塞了溶质分子的通道，水中的无机盐离子则较难通过。
最后还有一种机理认为是由于水能溶解于膜内，而溶质不能溶解于膜内。

『伍』 膜分离技术在环境工程中的应用探讨论文

膜分离技术在环境工程中的应用探讨论文

摘要：随着科学技术水平的提升，膜分离技术发展的越来越成熟，且应用范围也不断的拓宽，这其中，以环境工程中的应用最为广泛，环境工程中通过应用膜分离技术，可有效地提升环境污染治理及预防的效果，在本文中，论述了各种膜分离技术在环境工程中的具体应用。

关键词：膜分离技术;环境工程;应用

以分离过程为划分依据，膜分离技术中包含多种类型，比如微滤、超滤、纳滤等。通过膜分离技术，可有效地处理环境中的固体、气体污染物，避免这些污染物污染环境，提升环境中的清洁度。环境工程开展的目的在于缓解环境污染的现状，防止环境污染加重，提升环境质量，应用膜分离技术后，可有效地提升工程开展的效果，实现环境质量提升的目的。

一、微滤技术在环境工程中的应用

颗粒、细菌等物质的大小位于0.1~ lOLm时，过滤时适合采用微滤技术，此项技术属于筛网过滤，操作过程中，具备比较低的压力，而且能够较好的适应液体，在饮水处理工程中有着比较广泛的应用。传统的过滤技术中，过滤池中需要设置澄清过滤和二沉池，占地面积比较大，但在应用微滤技术后，澄清过滤及二沉池可以直接取消，使得过滤池的占地面积有效缩小，而且如果水质出现比较大的波动时，过滤处理的效果依然比较好。此外，通过膜分离技术，可以良好的处理废水，循环实现闭路，经过处理的'污染水可以再次回收利用，实现废水再利用的同时，节约水资源，并提升资源的利用效率，同时，还可以将环保意识有效地提升。

二、超滤技术在环境工程中的应用

超滤膜的过滤孔直径非常小，最小0.05nm，最大Inm。环境工程中，应用超滤技术后，物质中含有的固体颗粒、悬浮物可以被有效的过滤清除，同时，大分子物质、胶体的过滤中也可以应用超滤技术，具备比较好的过滤效果。在电泳涂漆废水的处理工程中，广泛的采用超滤技术，通过此种膜分离技术，有效地清除废水中的金属离子杂质，实现废水的回收再利用，提升了废水的再利用效率，并且其再生的可生化性显著增强。需要注意的是，在环境工程在应用超滤技术时，使用的超滤膜及相应的组件通量要比较大，而且所具备的耐高温、抗氧化性能要非常好，当前的超滤技术水平还无法有效地满足这一要求，需要进一步加大研发的力度，实现这一目标。

三、反渗透技术在环境工程中的应用

无论是何种类型的溶质，反渗透膜虽具备的脱除率都非常高，且具备非常高的出水水质，通常，除盐处理工程中经常采用反渗透技术。现阶段，环保领域已经大规模的应用了反渗透技术，主要体现在四个方面，一是改善城市饮用水的水质，二是处理城市污水，三是处理工业废水，四是处理垃圾渗滤液。在垃圾渗滤液中，含有的氨氮、碱度及重金属的浓度非常高，而当氨氮的浓度非常高时，会产生比较大的毒副作用，利用活性污泥法处理垃圾渗滤液时，处理的效果非常差，而应用反渗透技术进行处理时，可以显著的提升处理的效果。现阶段，环境工程应用反渗透技术时，还存在的一定的问题，主要表现在两个方面，一个是膜污染，一个是浓差极化，在今后的研究中，重点在于研究出耐污染、价格低的膜材料，并使新研制的膜材料具备耐高温、抗氧化、超低压的性能。

四、纳滤技术在环境工程中的应用

上世纪八十年代，典型反渗透复合膜出现，随后，经过进一步的研究与开发之后，研制出新型的膜分离技术——纳滤技术，该项技术为分子级技术，位于超滤技术与反渗透技术之间。纳滤技术的过滤过程属于压力驱动型，操作过程中，设置压力时，通常最小设置为0.5MPa，最大时设置为l.OMPa。离子选择性是纳滤膜的一个突出特点，去除二价离子时，去除率可超过95%，但去除一价离子时没去除率仅在40%~ 800/0之间，基于纳滤技术的特点及去除率，在河水有害物质去除、地下水有害物质去除、废水脱色等工程有着比较广泛的应用。在低压状态下，纳滤膜的通量比较高，与反渗透膜相比，仅需比较少的投资成本及操作成本，但利用纳滤技术过滤过程中，纳滤膜较易受到污染，预处理时，需要进水水质比较高，且处理过程比较复杂，使得纳滤技术的应用受到一定的限制。

五、液膜技术在环境工程中的应用

所谓液膜，就是乳液颗粒悬浮在液体中，乳液颗粒层非常薄，膜分离过程中，渗透具有一定的选择性，通过化学反应，萃取和吸附其中的污染物，实现净化。与固膜相比，液膜具有更为快速的传质速度，且具备非常高的选择性和分离效率。在溶液中，如果定分离离子和有机物，适合采用此种技术进行膜分离。当前，医药化工、湿法冶金、废水处理中已经良好的应用液膜分离技术，通过资源化处理的方式，促使废水实现再利用。

六、结论

环境工程中，通过膜分离技术的应用，可有效的减少废水、废气、固体颗粒等对环境的污染，并实现废水的再生利用，有效的增强了环境保护的效果。

参考文献：

[1]陈思贤，曹娟，膜分离技术在水处理环境工程中的应用[Jl.河南科技.2014(16)

[2]杨毅，尹红，安代志等.膜分离技术在液相色谱样品前处理中的应用【J】.榆林学院学报.2014( 06)

[3]黄万抚，严思明，丁声强，膜分离技术在印染废水中的应用及发展趋势[J].有色金属科学与工程.2012(02)

『陆』 反渗透膜的分离机理是什么

反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性回的人工半透膜。
原理：反渗答透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。

『柒』 反渗透膜的发展趋势怎么样

反渗透膜用处非常广泛，很多行业都离不开它。最开始反渗透膜用处比较单一，但是随着时间的发展，反渗透膜有更广阔的发展空间。
反渗透膜是以脱盐为目的开发的，对膜的要求也只是为分离无机盐和水，随着反渗透膜用途的扩大，目前已达到根据用途对膜的构造进行设计的阶段。目前将传统的中压膜改为低压膜或超低压膜的动向非常活跃，其发展趋势概括如下：
在脱盐领域中，对于海水淡化由高压(5-7 MPa)向超高压(8-8.5 MPa)。对于咸水淡化将向脱盐(地下水、江河水)、废水处理(工业废水、城市污水)和超纯水(电子工业用水、医疗用水)等三方面发展。对处理压强将由中压(3-4 MPa)向低压(1-2 MPa)甚至超低压(1 MPa以下)。同时在有用物质浓缩回收领域会有更大的发展。
目前，在海水淡化方面，利用复合膜成功的达到了高脱盐率。在咸水淡化方面，目前将传统的中压膜改为低压膜或超低压膜，并保持脱盐率不变(或提高)，可以说是时代的潮流。
反渗透膜工程应用的另一个发展方向是反渗透膜膜组器与超滤、微滤、纳滤、EDI等组器的有机地组合应用，充分发挥各种膜分离技术的特性，形成一个完整的系统工程，达到浓缩、分离、提纯的目的。
鉴于RO技术的最近进展，在不久的将来，该领域中可望有如下的发展：
一，将开发去除小的氯化物有机分子的聚合物膜。
二， 将开发分离烃混合物的无机RO膜。
三，以动力膜为基础，将开发出无机和有机混合材料膜。
四，采用更先进的物理方法获悉膜的结构及膜中的液体的结构。
五，以控制聚合物体球粒的尺寸及球粒中聚合物的密度来控制膜的孔尺寸。
六，聚合物球粒的概念也将被用于复合膜的设计。
七，在膜孔尺寸和聚合物-溶液相互作用基础上，将发展更精确的传递理论。
八，由控制膜孔尺寸和膜溶质相互作用，将开发能将混合溶质分级的膜。
九， 膜污染将被膜的设计及膜组件的设计所控制。
十，RO和其它分离过程的混合分离系统将日益增长的渗入化学工业和有关工业，越来越多的将化学和生物反应与膜分离技术相结合。

『捌』 反渗透膜的分离机理是什么

反渗透膜是属于一种压力推动的膜滤方法，所用的膜不具离子交换性质，版可以称为中性膜。权反渗透用半透膜为滤膜，必须在克服膜两边的渗透压下操作，过去使用醋酸纤维素膜时的操作压力为50~60个大气压，现今使用的聚酰胺复合膜的操作压力为15个大气压左右。
半透膜是指只能通过溶液中某种组分的膜。对水处理所用的半透膜要求只能通过水分子，当然，这种对水的透过选择性并不排斥少量的其它离子或小分子也能透过膜。
对膜的半透性机理有以下几种解释，但都不能解释全部渗透现象。
一种解释认为这是筛除作用，即膜孔介于水分子和溶质分子之间，因此水能透过，而溶质不能透过，但这不能解释和水分字的大小基本一样的盐分分子不能透过的原因。
第二种解释是认为反渗透膜是亲水性的高聚物，膜壁上吸附了水分子，堵塞了溶质分子的通道，水中的无机盐离子则较难通过。
最后还有一种机理认为是由于水能溶解于膜内，而溶质不能溶解于膜内。

『玖』 反渗透膜的工作原理

反渗透膜是什么：

反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是水处理系统中最重专要的元属件之一，反渗透膜也可以叫ro膜或者逆渗透膜，它利用的是溶液的渗透技术，只不过它与常规的渗透技术是高刚相反了，它是以压力差为推动力，从溶液中分离出杂质的膜分离操作。反渗透膜它的结构可以分为两大类非对称膜和均相膜。

东丽反渗透膜的原理：

反渗透就是在浓溶液侧施加大于溶液渗透压的压力，迫使水分子逆向（与自然渗透方向相反）通过半透膜进入稀溶液的过程，由于在反渗透过程中，浓溶液侧的水分子通过半透膜流向稀溶液，而绝大部分溶质（溶解性固体）却无法透过膜，被截留下来。故浓溶液被进一步浓缩或者说脱水，稀溶液被稀释纯化或者说脱盐。

『拾』 反渗透膜的简介

1. 反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人内工半透膜。一般容用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.5~10nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。

2. 有的高分子材料对盐的排斥性好，而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团，因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。