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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入結(jié)合水，并以有序擴散方式遷移，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——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)進水中去除可溶性雜質(zhì)濃度的百分比。
    透鹽率——進水中可溶性雜質(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的有機物脫除率也可過到98%，但對分子量小于100的有機物脫除率較低。
    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。
    機理編輯
    概述
    對透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜。一般將只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的薄膜視為理想的半透膜。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。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，濃溶液中的溶劑就會向稀溶液流動，即發(fā)生反滲透。
    經(jīng)典模型
    1.優(yōu)先吸附毛細(xì)孔模型：弱電干態(tài)電鏡下，沒發(fā)現(xiàn)孔。濕態(tài)膜標(biāo)本不是電鏡的樣品。
    2.溶解擴散模型：不認(rèn)為有孔。
    3.干閉濕開模型：上工世紀(jì)80，90年代，解釋1和2模型的統(tǒng)一的現(xiàn)代最貼切的逆滲透機理模型?！案砷]濕開”反滲透模型，統(tǒng)一了兩個最經(jīng)典的反滲透機制模型，細(xì)孔模型，溶解擴散模型。即
    膜干時，膜孔收縮致密，孔隙閉合，電鏡下看不到；
    膜濕時，膜材料溶脹，膜的孔隙被溶劑溶脹，孔打開。合并就是“干閉濕開”脫鹽模型。反滲透設(shè)備 編輯
    反滲透是一種借助于選擇透過（半透過）性膜的功能以壓力為推動力的膜分離技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)中所加的壓力大于進水溶液滲透壓時，水分子不斷地透過膜，經(jīng)過產(chǎn)水流道流入中心管，然后在一端流出水中的雜質(zhì)，如離子、有機物、細(xì)菌、病毒等，被截留在膜的進水側(cè)，然后在濃水出水端流出，從而達(dá)到分離凈化目的。
    中文名 反滲透設(shè)備 特 性 選擇透過（半透過）性膜 目 的 分離凈化 所 屬 科技
    目錄
    1 設(shè)備簡介
    2 反洗工藝簡介
    3 由來
    4 反滲透膜
    5 系統(tǒng)組成
    ? 預(yù)處理
    ? 反滲透
    ? 后處理
    ? 清洗
    ? 電氣控制
    6 清洗方法
    7 工藝流程
    8 主要用途
    9 純水設(shè)備
    10 應(yīng)用領(lǐng)域
    11 故障分析
    與其他傳統(tǒng)分離工程相比，反滲透分離過程有其獨特的優(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，運行成本低；（3）反滲透分離工程設(shè)計和操作簡單，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行過反滲透處理的實驗研究，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。
    若在濃溶液一側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，溶劑的流動方向?qū)⑴c原來的滲透方向相反，開始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動，這一過程稱為反滲透。 反滲透是滲透的一種反向遷移運動，是一種在壓力驅(qū)動下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法，它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮，其中最普遍的應(yīng)用實例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)將原水中的無機離子、細(xì)菌、病毒、有機物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的純凈水。
    技術(shù)基礎(chǔ)編輯
    滲透膜早已存在于自然界中，但直到1748年，Nollet發(fā)現(xiàn)水能自然的擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱內(nèi)，人類才發(fā)現(xiàn)了滲透現(xiàn)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?jǐn)U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。
    世界上從反滲透過程的傳質(zhì)機理及模型來說，主要有三種學(xué)說：
    1、溶解-擴散模型
    Lonsdale等人提出解釋反滲透現(xiàn)象的溶解-擴散模型。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)勢推動下擴散通過膜。溶解度的差異及溶質(zhì)和溶劑在膜相中擴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，不僅取決于擴散系數(shù)，并且決定于其在膜中的溶解度。
    溶劑和溶質(zhì)在膜中的擴散服從Fick定律，這種模型認(rèn)為溶劑和溶質(zhì)都可能溶于膜表面，因此物質(zhì)的滲透能力不僅取決于擴散系數(shù)，而且取決于其在膜中的溶解度，溶質(zhì)的擴散系數(shù)比水分子的擴散系數(shù)要小得多，因而透過膜的水分子數(shù)量就比通過擴散而透過去的溶質(zhì)數(shù)量更多。
    2、 優(yōu)先吸附—毛細(xì)孔流理論
    當(dāng)液體中溶有不同種類物質(zhì)時，其表面張力將發(fā)生不同的變化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有機物質(zhì)，可使其表面張力減小，但溶入某些無機鹽類，反而使其表面張力稍有增加，這是因為溶質(zhì)的分散是不均勻的，即溶質(zhì)在溶液表面層中的濃度和溶液內(nèi)部濃度不同，這就是溶液的表面吸附現(xiàn)象。當(dāng)水溶液與高分子多孔膜接觸時，若膜的化學(xué)性質(zhì)使膜對溶質(zhì)負(fù)吸附，對水是優(yōu)先的正吸附，則在膜與溶液界面上將形成一層被膜吸附的一定厚度的純水層。它在外壓作用下，將通過膜表面的毛細(xì)孔，從而可獲取純水。
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    純水和超純水的制備
    反滲透+混床水處理技術(shù)改進了原來的全離子交換制水工藝，運行期間，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行了實驗研究，達(dá)到了預(yù)期結(jié)果，證實了反滲透+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，保護環(huán)境，實現(xiàn)廢水資源化等多重意義。由于反滲透膜對進水要求較高，運用反滲透技術(shù)對廢水進行深度處理時，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物，降低濁度，使進水水質(zhì)達(dá)到反滲透膜的要求，經(jīng)反滲透處理后，有機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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