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1簡(jiǎn)介

反滲透膜是實(shí)現(xiàn)反滲透的核心元件，是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在0.5～10nm之間，透過性的大小與膜本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。有的高分子材料對(duì)鹽的排斥性好，而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)具有較多親水基團(tuán)，因而水的透過速度相對(duì)較快。因此一種滿意的反滲透膜應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臐B透量或脫鹽率。

反滲透膜應(yīng)具有以下特征：（1）在高流速下應(yīng)具有高效脫鹽率；（2）具有較高機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命；（3）能在較低操作壓力下發(fā)揮功能；（4）能耐受化學(xué)或生化作用的影響；（5）受pH值、溫度等因素影響較小；（6）制膜原料來源容易，加工簡(jiǎn)便，成本低廉。

反滲透膜的結(jié)構(gòu)，有非對(duì)稱膜和均相膜兩類。當(dāng)前使用的膜材料主要為醋酸纖維素和芳香聚酰胺類。其組件有中空纖維式、卷式、板框式和管式。可用于分離、濃縮、純化等化工單元操作，主要用于純水制備和水處理行業(yè)中。

原理：反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對(duì)膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時(shí)，溶劑會(huì)逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側(cè)得到淡水，在高壓側(cè)得到鹵水。　反滲透時(shí)，溶劑的滲透速率即液流能量N為：　N=Kh（Δp－Δπ） 　式中Kh為水力滲透系數(shù)，它隨溫度升高稍有增大；Δp為膜兩側(cè)的靜壓差；Δπ為膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為：　π=iCRT　式中i為溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù)；C為溶質(zhì)的摩爾濃度；R為摩爾氣體常數(shù)；T為絕對(duì)溫度。　反滲透通常使用非對(duì)稱膜和復(fù)合膜。反滲透所用的設(shè)備，主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備。　反滲透膜能截留水中的各種無機(jī)離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)，從而取得凈制的水。也可用于大分子有機(jī)物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過程簡(jiǎn)單，能耗低，近20年來得到迅速發(fā)展。現(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水（見鹵水）淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，并與離子交換結(jié)合制取高純水，其應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大，已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。

反滲透膜過濾精度

反滲透膜能截留大于0.0001微米的物質(zhì)，是精細(xì)的一種膜分離產(chǎn)品，其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機(jī)物，同時(shí)允許水分子通過。

2反滲透膜選型

經(jīng)常有客戶問到在我們選擇反滲透RO膜需要考慮哪些性能指標(biāo)。通常分為三個(gè)：脫鹽率、產(chǎn)水量、回收率。

一、RO反滲透膜的脫鹽率和透鹽率

RO反滲透膜元件的脫鹽率在其制造成形時(shí)就已確定，脫鹽率的高低取決于反滲透RO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(shí)產(chǎn)水量越低。反滲透膜對(duì)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(duì)高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫鹽率可以超過99%，對(duì)單價(jià)離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低，但也可超過了98%（反滲透膜使用時(shí)間越長(zhǎng)，化學(xué)清洗次數(shù)越多，反滲透膜脫鹽率越低）對(duì)分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可過到98%，但對(duì)分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。

反滲透膜的脫鹽率和透鹽率計(jì)算方法：

RO膜的鹽透過率=RO膜產(chǎn)水濃度/進(jìn)水濃度×100%

RO膜的脫鹽率=（1–RO膜的產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量）×100%

RO膜的透鹽率=100%–脫鹽率

二、RO反滲透膜的產(chǎn)水量和滲透流率

RO膜的產(chǎn)水量——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力，即單位時(shí)間內(nèi)透過RO膜的水量，通常用噸/小時(shí)或加侖/天來表示。

RO膜的滲透流率——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RO膜表面的水流速加快，加劇膜污染。

三、RO反滲透膜的回收率

RO膜的回收率——指反滲透膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分比。依據(jù)反滲透系統(tǒng)中預(yù)處理的進(jìn)水水質(zhì)及用水要求而定的。RO膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定。

（1）RO膜的回收率=（RO膜的產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量）×100%

（2）反滲透（納濾）膜組件的回收率、鹽透過率、脫鹽率計(jì)算公式如下：

反滲透膜組件的回收率= RO膜組件產(chǎn)水量/進(jìn)水量×100%

反滲透膜組件的鹽分透過率=RO膜組件產(chǎn)水濃度/進(jìn)水濃度×100%

3材料

根據(jù)脫鹽的需要，經(jīng)過大量的研究試驗(yàn)，從大量的高分子材料中篩選出了醋酸纖維素（CA）和芳香聚酰胺兩大類膜材料。

此外，復(fù)合膜的表皮層還用到了其他一些特殊材料。

醋酸纖維素

醋酸纖維素又稱乙酰纖維素或纖維素醋酸酯。常以含纖維素的棉花、木材等為原料，經(jīng)過酯化和水解反應(yīng)制成醋酸纖維素，再加工成反滲透膜。

聚酰胺

聚酰胺包括脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺兩大類。20世紀(jì)70年代應(yīng)用的主要是脂肪族聚酰胺，如尼龍—4、尼龍—6和尼龍—66膜；目前使用最多的是芳香族聚酰胺膜。膜材料為芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺—酰肼以及一些含氮芳香聚合物。

芳香族聚酰胺膜適應(yīng)的pH范圍可以寬到2~11，但對(duì)水中的游離氯很敏感。

復(fù)合膜

復(fù)合膜的特征是主要由以上兩種材料制成，它是以很薄的致密層和多孔支撐層復(fù)合而成。多孔支撐層又稱基膜，起增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度的作用；致密層也稱表皮層，起脫鹽作用，故又稱脫鹽層。脫鹽層厚度一般為50nm，最薄的為30nm。

由單一材料制成的非對(duì)稱膜有下列不足之處：

1、致密層和支持層之間存在被壓密的過渡層。

2、表皮層厚度最薄極限為100nm，很難通過減小膜厚度降低推動(dòng)壓力。

3、脫鹽率與透水速度相互制約，因?yàn)橥N材料很難兼具脫鹽和支撐兩者均優(yōu)。

復(fù)合膜很好地解決了上述問題，它可以分別針對(duì)致密層和支持層的要求選擇脫鹽性能好的材料和機(jī)械強(qiáng)度高的材料。從而復(fù)合膜的致密層可以做得很薄，有利于降低拖動(dòng)壓力；同時(shí)消除了過渡區(qū)，抗壓密性能好。

基膜的材料以聚砜最為普遍，其次為聚丙烯和聚丙烯腈。因?yàn)榫垌績(jī)r(jià)廉易得，制膜簡(jiǎn)單，機(jī)械強(qiáng)度好，抗壓密性能好，化學(xué)性能穩(wěn)定，無毒，能抗生物降解。

為進(jìn)一步增強(qiáng)多孔支撐層的強(qiáng)度，常用聚酯無紡布。

4工作原理

對(duì)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)的薄膜稱之為理想半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液（例如淡水）和濃溶液（例如鹽水）分別置于半透膜的兩側(cè)時(shí)，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動(dòng)，這一現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透達(dá)到平衡時(shí)，濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個(gè)壓差，此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì)，即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液一側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，溶劑的流動(dòng)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(dòng)，這一過程稱為反滲透。 反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，是一種在壓力驅(qū)動(dòng)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，其中普遍的應(yīng)用實(shí)例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)將原水中的無機(jī)離子、細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的純凈水。

5性能指標(biāo)

脫鹽率

脫鹽率=（1–產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量）×100%

膜元件的脫鹽率在其制造成形時(shí)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(shí)產(chǎn)水量越低。反滲透對(duì)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(duì)高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫鹽率可以超過99%，對(duì)單價(jià)離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低，但也可超過了98%（膜使用時(shí)間越長(zhǎng)，化學(xué)清洗次數(shù)越多，反滲透膜脫鹽率越低。）；對(duì)分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可過到98%，但對(duì)分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。

透過速度

水通量——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力，即單位時(shí)間內(nèi)透過膜水量，通常用噸/小時(shí)或加侖/天來表示。

鹽透過速度——在單位時(shí)間、單位膜面積上透過的鹽量，也叫透鹽率、鹽通量。

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。依據(jù)預(yù)處理的進(jìn)水水質(zhì)及用水要求而定的。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定，

回收率=（產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量）×100%

6影響因素

1、　進(jìn)水壓力對(duì)反滲透膜的影響

進(jìn)水壓力本身并不會(huì)影響鹽透過量，但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動(dòng)反滲透的凈壓力升高，使得產(chǎn)水量加大，同時(shí)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(shí)，由于過高的回收率，加大了濃差極化，又會(huì)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(duì)反滲透膜的影響

反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對(duì)進(jìn)水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加水對(duì)通量也線性的增加，進(jìn)水水溫每升高1℃，產(chǎn)水量就增加2.5%-3.0%;（以25℃為標(biāo)準(zhǔn)）

3、　進(jìn)水PH值對(duì)反滲透膜的影響

進(jìn)水PH值對(duì)產(chǎn)水量幾乎沒有影響，而對(duì)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(duì)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。

7反滲透膜保存條件

反滲透膜元件的保管條件

（1）新膜（使用前）

①膜元件必須一直保持在濕潤(rùn)狀態(tài)。即使是在為了確認(rèn)同一包裝的數(shù)量而需暫時(shí)打開時(shí)，也必須是在不捅破塑料袋的狀態(tài)下，此狀態(tài)應(yīng)保存到使用時(shí)為止。

②在超過10℃的氛圍中保存時(shí)也要避免直射陽光，選擇通風(fēng)良好的場(chǎng)所。這時(shí)，保存溫度勿超過35℃。

③如果發(fā)生凍結(jié)就會(huì)發(fā)生物理破損，所以要采取保溫措施，勿使之凍結(jié)。

（2）通水后膜元件

①膜元件必須一直保持在陰暗的場(chǎng)所，保存溫度勿超過35℃，并要避免直射陽光。

②溫度為0℃以下時(shí)有凍結(jié)的可能，要采取防凍結(jié)措施。

③復(fù)合系列膜元件要用含有存用藥品（重亞硫酸鈉，500～1000mg/L，pH值3～6）的純水或反滲透過濾水進(jìn)行浸泡。

④無論在何種情況下進(jìn)行保存時(shí)，都不能使膜處于干燥狀態(tài)。

⑤保存液的濃度及pH值都要保持在上述范圍，需定期檢查。如果可能發(fā)生偏離上述范圍時(shí)，要再次調(diào)制保存液。

8應(yīng)用范圍

反滲透膜廣泛用于電力、石油化工、鋼鐵、電子、醫(yī)藥、食品飲料、市政及環(huán)保等領(lǐng)域，在海水及苦咸水淡化，鍋爐給水、工業(yè)純水及電子級(jí)超純水制備，飲用純凈水生產(chǎn)，廢水處理及特種分離過程中發(fā)揮著重要作用。