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    反滲透技術(shù)通常用于海水、苦咸水的淡水；水的軟化處理；廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等方面。此外，反滲透技術(shù)應(yīng)用于預(yù)除鹽處理也取得較好的效果，能夠使離子交換樹脂的負(fù)荷減輕松90%以上，樹脂的再生劑用量也可減少90%。因此，不僅節(jié)約費(fèi)用，而且還有利于環(huán)境保護(hù)。反滲透技術(shù)還可用于除于水中的微粒、有機(jī)物質(zhì)、膠體物，對減輕離子交換樹脂的污染，延長使用壽命都有著良好的作用。
    滲透反滲透對比
    滲透反滲透對比
    基本原理編輯
    把相同體積的稀溶液（如淡水）和濃液（如海水或鹽水）分別置于一容器的兩側(cè)，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(cè)流動，濃溶液側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達(dá)到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲透壓，滲透壓的大小決定于濃液的種類，濃度和溫度，與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，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。
    溶解-擴(kuò)散模型
    Lonsdale等人提出解釋反滲透現(xiàn)象的溶解-擴(kuò)散模型。他將反滲透的活性表面皮層看作為致密無孔的膜，并假設(shè)溶質(zhì)和溶劑都能溶于均質(zhì)的非多孔膜表面層內(nèi)，各自在濃度或壓力造成的化學(xué)勢推動下擴(kuò)散通過膜。溶解度的差異及溶質(zhì)和溶劑在膜相中擴(kuò)散性的差異影響著他們通過膜的能量大小。其具體過程分為：第一步，溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)表面外吸附和溶解；第二步，溶質(zhì)和溶劑之間沒有相互作用，他們在各自化學(xué)位差的推動下以分子擴(kuò)散方式通過反滲透膜的活性層；第三步，溶質(zhì)和溶劑在膜的透過液側(cè)表面解吸。
    在以上溶質(zhì)和溶劑透過膜的過程中，一般假設(shè)第一步、第三步進(jìn)行的很快，此時透過速率取決于第二步，即溶質(zhì)和溶劑在化學(xué)位差的推動下以分子擴(kuò)散方式通過膜。由于膜的選擇性，使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質(zhì)的滲透能力，不僅取決于擴(kuò)散系數(shù)，并且決定于其在膜中的溶解度。
    3、回收率
    回收率——指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分比。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時就已經(jīng)確定，是基于預(yù)設(shè)的進(jìn)水水質(zhì)而定的。
    回收率=(產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量)×100%
    影響因素編輯
    1、進(jìn)水壓力對反滲透膜的影響
    進(jìn)水壓力本身并不會影響鹽透過量，但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動反滲透的凈壓力升高，使得產(chǎn)水量加大，同時鹽透過量幾乎不變，增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過一定值時，由于過高的回收率，加大了濃差極化，又會導(dǎo)致鹽透過量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再增加。
    2、進(jìn)水溫度對反滲透膜的影響
    反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對進(jìn)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(jìn)水水溫每升高1℃，產(chǎn)水量就提升2.5%-3.0%;(以25℃為標(biāo)準(zhǔn))。
    3、進(jìn)水PH值對反滲透膜的影響
    進(jìn)水PH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響，面對脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間，脫鹽率達(dá)到最高。
    4、進(jìn)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(jī)物濃度的函數(shù)，進(jìn)水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導(dǎo)致脫鹽率下降。
    在水處理方面使用反滲透技術(shù)在全世界的公認(rèn)度：
    1、Harvard美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院檢驗(yàn)合格。
    2、美國國家衛(wèi)生試驗(yàn)所檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
    National?Sanitation?Foundation?Testing?Laboratory?Seal
    3、美國LOMA?LINDA大學(xué)醫(yī)學(xué)院檢驗(yàn)合格。
    4、美國加州ORANGE?COUNTY自來水管理局獎賞。
    5、Dr.T.C.McDANIEL美國醫(yī)學(xué)學(xué)會推薦。
    6、Wcts檢驗(yàn)合格。
    7、CCEL檢驗(yàn)超標(biāo)準(zhǔn)。
    8、NASA美國太空總署采用航天飛機(jī)裝備。
    9、Coca?cola（可口可樂）公司采用。
    10、美國海軍采用使海水變淡水。
    中國建設(shè)部指出：反滲透技術(shù)在未來20年內(nèi)將是最有效、最關(guān)鍵的水處理方式。這就是說純水機(jī)的誕生無疑是飲用水市場發(fā)展的必然規(guī)律?[1]??。
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    3、?氫鍵理論
    在醋酸纖維素中，由于氫鍵和范德華力的作用，膜中存在晶相區(qū)域和非晶相區(qū)域兩部分。大分子之間存在牢固結(jié)合并平行排列的為晶相區(qū)域，而大分子之間完全無序的為非晶相區(qū)域，水和溶質(zhì)不能進(jìn)入晶相區(qū)域。在接近醋酸纖維素分子的地方，水與醋酸纖維素羰基上的氧原子會形成氫鍵并構(gòu)成所謂的結(jié)合水。當(dāng)醋酸纖維素吸附了第一層水分子后，會引起水分子熵值的極大下降，形成類似于冰的結(jié)構(gòu)。在非晶相區(qū)域較大的孔空間里，結(jié)合水的占有率很低，在孔的中央存在普通結(jié)構(gòu)的水，不能與醋酸纖維素膜形成氫鍵的離子或分子則進(jìn)入結(jié)合水，并以有序擴(kuò)散方式遷移，通過不斷的改變和醋酸纖維素形成氫鍵的位置來通過膜。
    在壓力作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點(diǎn)——羰基上的氧原子形成氫鍵，而原來水分子形成的氫鍵被斷開，水分子解離出來并隨之移到下一個活化點(diǎn)并形成新的氫鍵，于是通過一連串的氫鍵形成與斷開，使水分子離開膜表面的致密活性層而進(jìn)入膜的多孔層。由于多孔層含有大量的毛細(xì)管水，水分子能夠暢通流出膜外?[1]??。
    主要指標(biāo)編輯
    1、脫鹽率和透鹽率
    脫鹽率——通過反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中去除可溶性雜質(zhì)濃度的百分比。
    透鹽率——進(jìn)水中可溶性雜質(zhì)透過膜的百分比。
    脫鹽率=(1–產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量)×100%
    透鹽率=100%–脫鹽率
    膜元件的脫鹽率在其制造成形時就已確定，脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時產(chǎn)水量越低。反滲透對不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定，對高價離子及復(fù)雜單價離子的脫鹽率可以超過99%，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98%;對分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可過到98%，但對分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。
    2、產(chǎn)水量(水通量)
    產(chǎn)水量(水通量)——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)能，即單位時間內(nèi)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(chǎn)水量的重要指標(biāo)。指單位膜面積上透過液的流率，通常用加侖每平方英尺每天(GFD)表示。過高的滲透流率將導(dǎo)致垂直于膜表面的水流速加快，加劇膜污染。
    與其他傳統(tǒng)分離工程相比，反滲透分離過程有其獨(dú)特的優(yōu)勢：（1）壓力是反滲透分離過程的主動力，不經(jīng)過能量密集交換的相變，能耗低；（2）反滲透不需要大量的沉淀劑和吸附劑，運(yùn)行成本低；（3）反滲透分離工程設(shè)計(jì)和操作簡單，建設(shè)周期短；（4）反滲透凈化效率高，環(huán)境友好。因此，反滲透技術(shù)在生活和工業(yè)水處理中已有廣泛應(yīng)用，如海水和苦咸水淡化、醫(yī)用和工業(yè)用水的生產(chǎn)、純水和超純水的制備、工業(yè)廢水處理、食品加工濃縮、氣體分離等。
    海水和苦咸水淡化
    20世紀(jì)60年代以來，反滲透脫鹽已成為一種獲取飲用水的重要途徑，是解決淡水資源緊缺的一種有效方法。目前，反滲透脫鹽技術(shù)主要應(yīng)用在兩個方面：海水淡化和苦咸水脫鹽。
    全世界海水淡化裝置中約有30%是利用反滲透技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，通過反滲透膜可除去海水中99%以上的鹽離子，?[2]??得到可飲用的淡水。以色列的反滲透海水淡化技術(shù)比較領(lǐng)先，2005年阿什克倫建造了當(dāng)時世界上最大的反滲透海水淡化裝置，產(chǎn)水量為3.3×105m3·d-1，占到以色列全部水需求量的15%，產(chǎn)水成本約為0.53美元·m-3。我國最大的反滲透海水淡化站位于大連市長?？h。
    苦咸水在我國北方地區(qū)分布較為廣泛，含鹽離子較多，可通過反滲透技術(shù)進(jìn)行除鹽淡化處理，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。馬蓮河流域示范工程利用馬蓮河上游環(huán)江苦咸水資源，采用反滲透膜技術(shù)，建立1000m3·d-1苦咸水淡化工程，出水水質(zhì)達(dá)到國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，有效解決了環(huán)縣城區(qū)5萬居民飲水問題。何緒文、姚永毅、孫魏等均對苦咸水進(jìn)行過反滲透處理的實(shí)驗(yàn)研究，系統(tǒng)脫鹽率>95%，出水水質(zhì)優(yōu)于國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
    海水和苦咸水淡化是反滲透技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，目前存在的問題仍然是操作壓力偏高，能耗較大，另外海水中的Cl-對反滲透膜也有較大的污染，阻礙了反滲透技術(shù)在該領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣。目前，低壓、低能耗、抗污染、抗氧化的反滲透膜正在積極的研發(fā)之中，以便從根本上解決現(xiàn)在存在的問題。
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    在反滲透膜基礎(chǔ)研究層面，如何通過材料特性?的設(shè)計(jì)與調(diào)控，突破反滲透膜脫鹽率與水通量的相互制約關(guān)系仍需深入探討，主要包括:?1)?成膜反應(yīng)單體性質(zhì)與膜結(jié)構(gòu)和膜性能的關(guān)系，新型反應(yīng)單體的設(shè)計(jì)與合成。2)?混合基質(zhì)膜中添加的一維及二維材料的取向排布方法，建立有效水通道。3)?解決有機(jī)/無機(jī)納米粒子在界面聚合反應(yīng)中的分散性問?題，使得粒子的加入對膜分離性能和通量起到提高作用。4)?無機(jī)材料性質(zhì)及復(fù)合有機(jī)/無機(jī)納米粒子對反滲透復(fù)合膜結(jié)構(gòu)、分離性能的影響機(jī)制及膜傳遞機(jī)理的規(guī)律性、機(jī)理性認(rèn)識。5)?各種新型反滲透膜的構(gòu)效關(guān)系，長期應(yīng)用條件下的膜性能的演變規(guī)律的研究也有待開展。
    反滲透膜在水處理和海水苦咸水淡化方面發(fā)揮了重要作用，隨著我國最嚴(yán)格“水十條”的實(shí)施，可以預(yù)見反滲透水處理技術(shù)和新型反滲透膜研制?將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。在商品化反滲透膜方面，我國與國外產(chǎn)品性能差距較大?？赡艿脑蚴侨狈σ?guī)模化連續(xù)生產(chǎn)條件下成膜反應(yīng)-膜結(jié)構(gòu)-膜效能關(guān)系的充分認(rèn)識。開展成膜反應(yīng)機(jī)制與膜性能調(diào)控研究、連續(xù)化成膜條件控制與膜結(jié)構(gòu)關(guān)系、膜產(chǎn)品應(yīng)用性能評價等將是規(guī)模化反滲透膜研究的方向。?[4]?反滲透原理?編輯
    本詞條由“科普中國”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目?審核?。
    當(dāng)把相同體積的稀溶液和濃液分別置于一容器的兩側(cè)，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(cè)流動，濃溶液側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達(dá)到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲透壓。若在濃溶液側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，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。
    中文名?反滲透原理?外文名?Reverse?Osmosis?主要指標(biāo)?脫鹽率和透鹽率，產(chǎn)水量，回收率?影響因素?進(jìn)水壓力，溫度，PH值，鹽濃度?過????程?水分自然滲透過程的反向過程?物????質(zhì)?反滲透膜
    目錄
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    純水和超純水的制備
    反滲透+混床水處理技術(shù)改進(jìn)了原來的全離子交換制水工藝，運(yùn)行期間，產(chǎn)水增加，水質(zhì)改善，大幅度降低了制水成本。此外，許多科研人員均對反滲透+電去離子法制取純水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到了預(yù)期結(jié)果，證實(shí)了反滲透+電去離子法制取高純水的可行性。通過控制反滲透的級數(shù)可制取不同純度脫鹽水。隨著反滲透級數(shù)的增加，脫鹽水的純度提高，但是出水量減少，水利用率降低，因此，反滲透裝置連用一般不會超過二級，通常將反滲透與電去離子技術(shù)聯(lián)用，不僅克服了反滲透出水不能徹底除鹽的不足，還可以提高電去離子裝置的進(jìn)水水質(zhì)，防止電去離子設(shè)備損壞，提高整體凈水效果。
    工業(yè)廢水處理
    工業(yè)廢水處理是除脫鹽和純水的制備領(lǐng)域外，反滲透技術(shù)應(yīng)用最多的一個領(lǐng)域。工業(yè)廢水處理具有降低生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)廢水資源化等多重意義。由于反滲透膜對進(jìn)水要求較高，運(yùn)用反滲透技術(shù)對廢水進(jìn)行深度處理時，往往還要結(jié)合沉降、混凝、微濾、超濾、活性炭吸收、pH調(diào)節(jié)等預(yù)處理工藝。
    重金屬廢水處理
    反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理中應(yīng)用較早，國內(nèi)外均對此進(jìn)行了大量的研究。早在20世紀(jì)70年代，反滲透技術(shù)已經(jīng)在電鍍廢水處理中有所應(yīng)用，主要是大規(guī)模用于鍍鎳、鉻、鋅漂洗水和混合重金屬廢水的處理。
    膜分離技術(shù)濃縮電鍍鎳漂洗水，鎳離子的截留率大于99%，經(jīng)一級納濾和兩級反滲透濃縮后，濃縮液中鎳離子濃度達(dá)到50g·L-1，透過液可經(jīng)處理后再次回用。張連凱對印制電路板加工酸洗車間產(chǎn)生的重金屬廢水調(diào)節(jié)pH至中性后采用超濾+反滲透工藝進(jìn)行中試，反滲透系統(tǒng)對Cu2+和溶解性總固體的去除率分別為99.9%和98.9%。
    印染廢水處理
    印染紡織廢水不僅色度高、水量大，而且成分十分復(fù)雜，廢水中含有染料、漿料、油劑、助劑、酸堿、纖維雜質(zhì)以及無機(jī)鹽等，染料結(jié)構(gòu)中還含有很多較大生物毒性的物質(zhì)，如硝基和胺類化合物以及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素，如不經(jīng)處理直接排放，必將對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
    超濾+反滲透雙膜技術(shù)處理印染廢水，超濾能夠有效地去除廢水中大分子有機(jī)物，降低濁度，使進(jìn)水水質(zhì)達(dá)到反滲透膜的要求，經(jīng)反滲透處理后，有機(jī)物和鹽的去除率可分別達(dá)99%和93%?以上，產(chǎn)水化學(xué)需氧量小于10mg·L-1，電導(dǎo)率小于80μS·cm-1，產(chǎn)水滿足大部分印染工藝用水標(biāo)準(zhǔn)。鐘璟采用中空纖維超濾膜和反滲透技術(shù)處理羊毛印染廢水，操作壓力為0.1MPa，流速為1500L·h-1的條件下，色度、含鹽量等指標(biāo)均有顯著的降低，COD值、色度達(dá)標(biāo)排放。



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