反渗透膜技术

反渗透膜技术

一、综述

     反渗透水处理已成为当今先进的水处理脱盐技术，其应用领域涉及到食品、饮料、石油、化工、电子、制药、生物等。不仅可用于饮用水、超纯水制备，更可用于海水淡化、苦咸水淡化、工业废水处理、资源回收、物料的纯化及浓缩过程。

二、反渗透技术特点

    反渗透膜分离技术是利用反渗透膜原理进行分离的，具体特点如下：

  1、在常温不发生相变的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于对热敏感物质的分离、浓缩，并且与有相变化的分离方法相比，能耗较低。

  2、反渗透膜分离技术杂质去除范围广。

  3、较高的脱盐率和水回用率，可截留粒径几个纳米以上的溶质。

  4、利用低压作为膜分离动力，因此分离装置简单，操作、维护和自控简便，现场安全卫生。

三、反渗透技术基础

什么是反渗透膜

渗透膜早已存在于自然界中，但直到1748年，Nollet发现水能自然的扩散到装有酒精溶液的锗膀胱内，人类才发现了渗透现象。

自然的渗透过程中，溶剂通过渗透膜从低浓度向高浓度部分扩散；而反渗透是指在外界压力作用下，浓溶液中的溶剂透过膜向稀溶液中扩散，具有这种功能的半透膜称为反渗透膜，也称RO(Reverse Osmoses)膜。

     从反渗透过程的传质机理及模型来说，主要有三种学说：

一、  现象学模型

二、  溶解-扩散模型

三、  优先吸附-毛细孔流模型

这些理论都不能独自完美的解释反渗透现象的原理。虽然人们还没有揭示反渗透现象本质，但是却不妨碍人们去利用反渗透现象，研制出性能优良的反渗透膜，为人类造福。

反渗透膜的一个特点就是，无法制造出完美的膜，即脱盐率100%的膜，尽管它对无机盐和分子量大于100的有机物的脱除率可以达到98%以上。目前可以制造出反渗透膜脱盐率最高可达到99.9%。

衡量反渗透膜性能的主要指标

1、  脱盐率和透盐率

脱盐率——通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。

透盐率——进水中可溶性杂质透过膜的百分比。

脱盐率=（1–产水含盐量/进水含盐量）×100%

透盐率=100%–脱盐率

    膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定，脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也超过了98%；对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%，但对分子量小于100的有机物脱除率较低。

2、  产水量（水通量）

产水量（水通量）——指反渗透系统的产能，即单位时间内透过膜水量，通常用吨/小时或加仑/天来表示。

渗透流率——渗透流率也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率，通常用加仑每平方英尺每天（GFD）表示。过高的渗透流率将导致垂直于膜表面的水流速加快，加剧膜污染。

3、  回收率

回收率——指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。膜系统的回收率在设计时就已经确定，是基于预设的进水水质而定的。

回收率=（产水流量/进水流量）×100%

影响反渗透膜性能的因素

1、  进水压力对反渗透膜的影响

进水压力本身并不会影响盐透过量，但是进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高，使得产水量加大，同时盐透过量几乎不变，增加的产水量稀释了透过膜的盐分，降低了透盐率，提高脱盐率。当进水压力超过一定值时，由于过高的回收率，加大了浓差极化，又会导致盐透过量增加，抵消了增加的产水量，使得脱盐率不再增加。

2、  进水温度对反渗透膜的影响

反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感，随着水温的增加水对通量也线性的增加，进水水温每升高1℃，产水量就2.5%-3.0%；（以25℃为标准）

3、  进水PH值对反渗透膜的影响

进水PH值对产水量几乎没有影响，面对脱盐率有较大影响。PH值在7.5-8.5之间，脱盐率达到最高。

4、  进水盐浓度对反渗透膜的影响

渗透压是水中所含盐分或有机物浓度的函数，进水含盐量越高，浓度差也越大，透盐率上升，从而导致脱盐率下降。