反滲透原理分析

當把相同體積的稀溶液和濃液分別置於一容器的兩側，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側流動，濃溶液側的液麵會比稀溶液的液麵高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態，此種壓力差即為滲透壓。若在濃溶液側施加一個大於滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。

一、反滲透的起源

反滲透技術早期使用於美國太空人將尿液回收為純水使用。反滲透膜可以將重金屬、農藥、細菌、病毒、雜質等分離。整個工作原理均采用物理法，不添加任何殺菌劑和化學物質，所以不會發生化學變相。並且反滲透膜並不分離溶解氧，所以通過此法生產得出的純水是活水。

在某項實驗過程中，科學家發現經過解剖發現在海鷗嗉囊位置有一層薄膜，該薄膜構造非常細密。海鷗正是利用了這薄膜把海水過濾為可飲用的淡水，而含有雜質及高濃縮鹽份的海水則吐出嘴外。這就是以後逆滲透法（Reverse Osmosis 簡稱 R.O）的基本理論架構 。

二、反滲透工作原理

對透過的物質具有選擇性的薄膜稱為半透膜，一般將隻能透過溶劑而不能透過溶質的薄膜稱之為理想半透膜。當把相同體積的稀溶液（例如淡水）和濃溶液（例如鹽水）分別置於半透膜的兩側時，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發地向濃溶液一側流動，這一現象稱為滲透。當滲透達到平衡時，濃溶液側的液麵會比稀溶液的液麵高出一定高度，即形成一個壓差，此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決於溶液的固有性質，即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關而與半透膜的性質無關。若在濃溶液一側施加一個大於滲透壓的壓力時，溶劑的流動方向將與原來的滲透方向相反，開始從濃溶液向稀溶液一側流動，這一過程稱為反滲透。

三、反滲透技術基礎

滲透膜早已存在於自然界中。1748年，Nollet發現水能自然的擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱內，人類才發現了滲透現象。

自然的滲透過程中，溶劑通過滲透膜從低濃度向高濃度部分擴散；而反滲透是指在外界壓力作用下，濃溶液中的溶劑透過膜向稀溶液中擴散，具有這種功能的半透膜稱為反滲透膜，也稱RO（Reverse Osmoses）膜。

四、反滲透主要指標

1、脫鹽率和透鹽率

脫鹽率——通過反滲透膜從係統進水中去除可溶性雜質濃度的百分比。

透鹽率——進水中可溶性雜質透過膜的百分比。

脫鹽率=（1–產水含鹽量/進水含鹽量）。

透鹽率= 1–脫鹽率。

膜元件的脫鹽率在其製造成形時就已確定，脫鹽率的高低取決於膜元件表麵超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時產水量越低。反滲透對不同物質的脫鹽率主要由物質的結構和分子量決定，對高價離子及複雜單價離子的脫鹽率可以超過百分之九十九，對單價離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低，但也超過了百分之九十八；對分子量大於100的有機物脫除率也可過到百分之九十八，但對分子量小於100的有機物脫除率較低。

2、產水量（水通量）

產水量（水通量）——指反滲透係統的產能，即單位時間內透過膜水量，通常用噸/小時或加侖/天來表示。

滲透流率——滲透流率也是表示反滲透膜元件產水量的重要指標。指單位膜麵積上透過液的流率，通常用加侖每平方英尺每天（GFD）表示。過高的滲透流率將導致垂直於膜表麵的水流速加快，加劇膜汙染。

3、回收率

回收率——指膜係統中給水轉化成為產水或透過液的百分比。膜係統的回收率在設計時就已經確定，是基於預設的進水水質而定的。

回收率= 產水流量/進水流量

五、反滲透效果影響因素

1、進水壓力對反滲透膜的影響

進水壓力本身並不會影響鹽透過量，但是進水壓力升高使得驅動反滲透的淨壓力升高，使得產水量加大，同時鹽透過量幾乎不變，增加的產水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當進水壓力超過一定值時，由於過高的回收率，加大了濃差化，又會導致鹽透過量增加，抵消了增加的產水量，使得脫鹽率不再增加。

2、進水溫度對反滲透膜的影響

反滲透膜產水電導對進水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加水對通量也線性的增加，進水水溫每升高1℃，產水量就提升百分之三；（以25℃為標準）。

3、進水PH值對反滲透膜的影響

進水PH值對產水量幾乎沒有影響，麵對脫鹽率有較大影響。PH值在7.5—8.5之間，脫鹽率達到上限。

4、進水鹽濃度對反滲透膜的影響

滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度的函數，進水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導致脫鹽率下降。

六、反滲透技術機理

對透過的物質具有選擇性的薄膜稱為半透膜。一般將隻能透過溶劑而不能透過溶質的薄膜視為理想的半透膜。當把相同體積的稀溶液和濃液分別置於一容器的兩側，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側流動，濃溶液側的液麵會比稀溶液的液麵高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態，此種壓力差即為滲透壓。滲透壓的大小決定於濃液的種類，濃度和溫度與半透膜的性質無關。若在濃溶液側施加一個大於滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑就會向稀溶液流動，即發生反滲透。

七、反滲透技術用途

1、食品、飲料、純淨水生產工藝中；

2、醫藥、電子等行業用水製備；

3、化工工藝的濃縮、分離、提純及配水製備；

4、鍋爐補給水除鹽軟水；

5、海水、苦鹹水淡化；

6、造紙、電鍍、印染等行業用水及廢水處理。