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１、反滲透（ＲＯ）技術(shù)簡介

（１）反滲透的歷史

反滲透技術(shù)起源于美國，最初目的是為載人航天飛機(jī)提供人體廢水凈化后循環(huán)使用的凈化設(shè)備．這項(xiàng)技術(shù)在美國航天器中的應(yīng)用得到了令人滿意的成功．在此以后，美國原子能研究中心和凈水工業(yè)界對(duì)該項(xiàng)凈水技術(shù)的其它應(yīng)用投入大量人力和資金，進(jìn)行了廣泛的研究．至90年代，反滲透技術(shù)在海水淡化、電廠鍋爐補(bǔ)水、電子工業(yè)生產(chǎn)用高純水、科學(xué)研究用高純水、醫(yī)療用高純水和飲用水等生產(chǎn)方面都得到了廣泛的應(yīng)用。

（２）滲透與反滲透

在一個(gè)Ｕ型管的底部安裝一個(gè)半透膜，將Ｕ型管隔離為兩部分。假設(shè)這里所用的半透膜只允許水分子透過。如果在該Ｕ型管的兩端分別加入等體積的純水和鹽水，此時(shí)純水將透過半透膜向鹽水方向滲透，鹽水端的水位將升高，而純水端的水位將降低。這一現(xiàn)象稱為滲透現(xiàn)象。一定時(shí)間以后，兩端的水位將不再繼續(xù)變化。這時(shí)鹽水和純水兩端水位差△所代表的壓力稱滲透壓。

圖1  反滲透過程示意圖

如果在上述鹽水端增加壓力Ｐ，純水將從鹽水端透過半透膜滲透到純水端。如果僅在鹽水端加入被鹽類或其他物質(zhì)污染的污染水并在該端施加大于滲透壓的壓力，就可以在另一端得到純水，從而實(shí)現(xiàn)從污染水中提取純水的過程。這個(gè)過程是反滲透過程。

反滲透純化過程是指水分子在壓力作用下透過反滲透膜而與雜質(zhì)分離的過程。反滲透膜是反滲透技術(shù)的關(guān)鍵。

（３）反滲透膜的功能

Ⅰ．電排斥機(jī)能：反滲透膜表面的電性可以將溶于水中的正負(fù)帶電離子排斥開，而使不帶電的水分子在壓力作用下透過。因此，經(jīng)反滲透法凈化的純水不含如鉛、砷、鎘、汞、鉻、鈣、鎂、鈉等各種金屬離子，不含如氟、氯、硝酸根、亞硝酸根、硫酸根等各種陰離子和其它所有帶電離子。俗稱水堿（鈣、鎂鹽等）以及使水產(chǎn)生苦、咸味的鹽分等均可以被除去。

Ⅱ．超微過濾機(jī)能：反滲透膜中有眾多的微孔，這些微孔的直徑為0.0005微米，與水分子的直徑相當(dāng)，水分子可以通過。最小的細(xì)菌和病毒的直徑分別0.2和0.02微米，殺蟲劑666的直徑約為0.0015微米．因而，這些污染物和其它生物污染物以及眾多的有機(jī)污染物包括熱源物質(zhì)等均因不能通過反滲透膜，而與純水分離。對(duì)于鍋爐補(bǔ)給水、醫(yī)用注射用水和超純水等，二氧化硅含量相當(dāng)重要。反滲透可以提供超微過濾機(jī)能除去二氧化硅。

離子交換在清除細(xì)菌、病毒、熱源物質(zhì)、二氧化硅等方面無法與反滲透相比。

另外，鹽類在水中是以水合離子形式存在的，而這些水合離子的體積一般比水分子大10－25倍，因此，除了以上提及的電排斥機(jī)能外，反滲透膜也可以通過其超過濾機(jī)能除去溶解的鹽類。

Ⅲ．自我清洗機(jī)能：一般濾水設(shè)備在除去污染物的同時(shí)，將這些污染物留在其中。在此后過濾的水都要經(jīng)過這些污染物，從而對(duì)水產(chǎn)生再次污染。同時(shí)，細(xì)菌也會(huì)在濾水器中繁殖，對(duì)水產(chǎn)生生物再污染。與此不同，反滲透在凈水過程中將污染物全部留在被排除的廢水中，以實(shí)現(xiàn)自我清洗機(jī)能。

圖2簡單地說明了半透膜的凈水過程。

圖２　　反滲透凈水過程示意圖

（４）反滲透膜出水量與溫度的關(guān)系

反滲透設(shè)備出水量與原水水溫有相當(dāng)密切的關(guān)系。一般地說溫度每升高一度，同樣的反滲透膜在壓力不變的情況下，出水量將增加３－４％。圖３表示了復(fù)合反滲透膜產(chǎn)水率與溫度的關(guān)系。

圖中25℃時(shí)產(chǎn)水率為1.0，12℃時(shí)為0.66。換句話說，同樣數(shù)量的反滲透膜，在12℃時(shí)出水量是20噸,在25℃時(shí)出水量將為約30噸。反之如果一組反滲透膜在25℃出水量為20噸，那么在12℃時(shí)將僅為約13.2噸。（如圖）

圖３　復(fù)合反滲透膜產(chǎn)率與溫度關(guān)系圖

（５）反滲透膜出水量與壓力的關(guān)系

反滲透設(shè)備出水量與加在反滲透膜上的有效壓力成正比關(guān)系。該有效壓力是高壓泵壓力與原水滲透壓的差值?？傷}度是1000ppm的原水滲透壓約0.6 kg/cm2。膜生產(chǎn)廠用于測試工業(yè)用普通水反滲透膜用反滲透純凈水加2000ppm氯化鈉。在此鹽度下，壓力每增加１kg/cm2，出水量約增加８％。相對(duì)關(guān)系見圖４。

圖４復(fù)合反滲透膜產(chǎn)率與壓力關(guān)系圖

（出廠測試壓力225psi，TDS=2000ppm）

通過增加壓力來提供反滲透膜出水量一般是有限度的。主要決定于泵、高壓管路承壓能力和壓力容器的承壓能力。另外在增加壓力來提供出水量的同時(shí)也減低了反滲透膜的壽命。對(duì)于一般水，壓力選擇在8.1－14kg/cm2（130－200psi），特殊情況時(shí)可高達(dá)17.5kg/cm2（250psi）。

（６）反滲透膜出水量與反滲透膜使用時(shí)間的關(guān)系

對(duì)于正常使用的反滲透膜隨著反滲透膜的使用時(shí)間，反滲透膜的出水量將逐漸減少。這一現(xiàn)象在反滲透被使用的前幾個(gè)月較為明顯。參見圖５。

值得指出的是，以上現(xiàn)象不包括由于反滲透膜結(jié)垢帶來的出水

量減低。

圖５　復(fù)合反滲透膜產(chǎn)率與膜使用時(shí)間關(guān)系圖

２、反滲透純水系統(tǒng)工藝流程圖

圖6反滲透純水設(shè)備工藝流程圖