基本原理
當純水和鹽水被理想半透膜隔開,理想半透膜只允許水通過而阻止鹽通過,此時膜純水側的水會自發地通過半透膜流入鹽水一側,這種現象稱為滲透,若在膜的鹽水側施加壓力,那么水的自發流動將受到抑制而減慢,當施加的壓力達到某一數值時,水通過膜的淨流量等於零,這個壓力稱為滲透壓力,當施加在膜鹽水側的壓力大於滲透壓力時,水的流向就會逆轉,此時,鹽水中的水將流入純水側,上述現象就是水的反滲透(RO)處理的基本原理。反滲透機理模型
統一的“乾閉濕開”反滲透機理模型 有幾個經典模型1.優先吸附毛細孔模型:弱點乾態膜電鏡下,沒發現孔。濕態膜標本不是電鏡的樣品。
2.溶解擴散模型:不認為有孔。
3.乾閉濕開模型:上個世紀80,90年代,鄧宇等提出的,能夠解釋1和2模型的統一的現代最貼切的逆滲透機理模型。既“乾閉濕開”反滲透模型,統一了兩個最經典的反滲透機制模型,細孔模型,溶解擴散模型。即膜乾時,膜孔收縮緻密,孔隙閉合,電鏡下看不到製成乾態備鏡檢的乾膜;膜濕時,膜材料溶脹,膜的孔隙被溶劑溶脹,孔打開。合併就是“乾閉濕開”脫鹽模型。
反滲透簡介
RO(ReverseOsmosis)反滲透技術是利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術,源於美國二十世紀六十年代宇航科技的研究,後逐漸轉化為民用,目前已廣泛運用於科研、醫藥、食品、飲料、海水淡化等領域。RO反滲透膜孔徑小至納米級(1納米=10-9米),在一定的壓力下,H2O分子可以通過RO膜,而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質無法通過RO膜,從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來。
一般性的自來水經過RO膜過濾後的純水電導率5μs/cm(RO膜過濾後出水電導=進水電導×除鹽率,一般進口反滲透膜脫鹽率都能達到99%以上,5年內運行能保證97%以上。對出水電導要求比較高的,可以採用2級反滲透,再經過簡單的處理,水電導能小於1μs/cm),符合國家實驗室三級用水標準。再經過原子級離子交換柱循環過濾,出水電阻率可以達到18.2M.cm,超過國家實驗室一級用水標準(GB6682—92)。
目前的主要困難是研製價格便宜、穩定、長期受壓無損的反滲透膜。中國從21世紀初開始掌握自主反滲透膜生產技術,在國家的大力支持下,將該計畫列入國家計委高新技術產業化重點發展專項計畫,由國家海洋局下的杭州水處理研究開發中心的子公司——杭州北斗星膜製品有限公司承擔並研發成功。目前反滲透膜市場95%為進口膜,國產膜只占據了5%左右的市場,中國的反滲透技術還有很長的路要走。
套用範圍
太空水、純淨水、蒸餾水等製備;酒類製造及降度用水;醫藥、電子等行業用水的前期製備;化工工藝的濃縮、分離、提純及配水製備;鍋爐補給水除鹽軟水;海水、苦鹹水淡化;造紙、電鍍、印染等行業用水及廢水處理。以高分子分離膜為代表的膜分離技術作為一種新型、高效流體分離單元操作技術,30年來取得了令人矚目的飛速發展,已廣泛套用於國民經濟的各個領域。