反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透法(fa)是一(yi)項(xiang)新型隔膜(mo)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)技術。反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透是利用(yong)反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透膜(mo)半滲(shen)(shen)透性(xing)質，水(shui)和(he)(he)某些(xie)溶(rong)(rong)(rong)劑可(ke)透過(guo)這種(zhong)膜(mo)，而(er)(er)其(qi)他溶(rong)(rong)(rong)質以及任(ren)何顆粒(li)均不(bu)能通(tong)過(guo)，從(cong)而(er)(er)把溶(rong)(rong)(rong)液(ye)中的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)劑（一(yi)般常(chang)指(zhi)水(shui)）分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)出來。電(dian)(dian)滲(shen)(shen)析雖然和(he)(he)反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透均屬(shu)于(yu)膜(mo)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)范(fan)疇，但(dan)電(dian)(dian)滲(shen)(shen)析是通(tong)過(guo)離(li)(li)子交換膜(mo)將溶(rong)(rong)(rong)液(ye)中的(de)(de)離(li)(li)子有選(xuan)擇性(xing)的(de)(de)透過(guo)，而(er)(er)不(bu)讓水(shui)透過(guo)。因(yin)此反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)的(de)(de)對象主(zhu)要是溶(rong)(rong)(rong)液(ye)中的(de)(de)離(li)(li)子范(fan)圍，標志著(zhu)經典(dian)的(de)(de)過(guo)濾方(fang)(fang)法(fa)向(xiang)著(zhu)精細的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)方(fang)(fang)向(xiang)發(fa)展。它與其(qi)他一(yi)些(xie)過(guo)濾過(guo)程的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)在顆粒(li)大(da)小(xiao)方(fang)(fang)面的(de)(de)范(fan)圍。

　　（1）反滲透原理(li)

　　 ①滲(shen)透與反滲(shen)透

　　 如果將純水(shui)(shui)(shui)和鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)（或兩(liang)種(zhong)不同濃度的(de)溶(rong)液(ye)(ye)）用一(yi)種(zhong)只能透(tou)(tou)過水(shui)(shui)(shui)而不能透(tou)(tou)過溶(rong)質的(de)半(ban)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)膜隔開，純水(shui)(shui)(shui)就會自然地(di)透(tou)(tou)過半(ban)透(tou)(tou)膜滲(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)到(dao)鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)（或從低濃度溶(rong)液(ye)(ye)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)至高濃度溶(rong)液(ye)(ye)）一(yi)側，這(zhe)種(zhong)現象叫做(zuo)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)。當滲(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)進行到(dao)鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)一(yi)側的(de)液(ye)(ye)面達到(dao)某一(yi)高度而產生一(yi)個滲(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)壓頭，從而抵制了純水(shui)(shui)(shui)進一(yi)步向鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)一(yi)側滲(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)，滲(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)的(de)自然趨勢被(bei)壓頭所抵消(xiao)而達到(dao)平衡(heng)，這(zhe)一(yi)平衡(heng)壓力稱(cheng)為(wei)參透(tou)(tou)壓，這(zhe)時(shi)達到(dao)一(yi)種(zhong)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)平衡(heng)狀態。

　　如果在鹽(yan)(yan)水一側加上一個(ge)大(da)(da)于滲(shen)(shen)透(tou)壓(ya)力P，則鹽(yan)(yan)水中(zhong)的(de)水分(fen)就從鹽(yan)(yan)水一側透(tou)過半透(tou)膜滲(shen)(shen)透(tou)至純(chun)水的(de)一側，鹽(yan)(yan)水中(zhong)的(de)鹽(yan)(yan)分(fen)即被截留（濃度變大(da)(da)即濃縮），這種現象就稱為反滲(shen)(shen)透(tou)。

　　反滲透法(fa)使用的(de)(de)(de)半透膜的(de)(de)(de)特點(dian)是透水量(liang)大(da)，脫(tuo)鹽(yan)率(lv)高，它使水通過，同時截留90%～99%的(de)(de)(de)溶(rong)解無機物質，95%～99%的(de)(de)(de)有(you)機物組分(fen)和100%的(de)(de)(de)最微細的(de)(de)(de)膠體物質（如細菌、病毒、膠體SiO2等）。膜的(de)(de)(de)除(chu)鹽(yan)效(xiao)率(lv)可達90%～99%，即它們的(de)(de)(de)鹽(yan)分(fen)透過率(lv)為1%～10%之間(jian)。

　　②反滲(shen)透的脫鹽機理

　　反滲透(tou)的脫鹽(yan)機理目前尚有不同看法，現簡述兩種較為流(liu)行的機理。

　　a. 氫(qing)(qing)鍵(jian)(jian)理(li)論。半(ban)透膜材(cai)料(liao)之一(yi)，乙(yi)酸(suan)纖維素(su)(su)是一(yi)種具(ju)有高度有序(xu)矩(ju)陳結構的聚(ju)合物(wu)，它(ta)具(ju)有水或(huo)醇等溶劑形(xing)(xing)(xing)成(cheng)氫(qing)(qing)鍵(jian)(jian)的能力。鹽水中的水分子能與乙(yi)酸(suan)纖維素(su)(su)上的羰基形(xing)(xing)(xing)成(cheng)氫(qing)(qing)鍵(jian)(jian)。在反滲透壓力推動的作用下，以氫(qing)(qing)鍵(jian)(jian)結合進入(ru)乙(yi)酸(suan)纖維素(su)(su)膜的水分子能夠(gou)由 個(ge)氫(qing)(qing)鍵(jian)(jian)位(wei)置斷(duan)裂而轉移到(dao)另一(yi)個(ge)位(wei)置形(xing)(xing)(xing)成(cheng)另一(yi)個(ge)氫(qing)(qing)鍵(jian)(jian)。這些水分子通過一(yi)連串的形(xing)(xing)(xing)成(cheng)氫(qing)(qing)鍵(jian)(jian)和(he)斷(duan)裂氫(qing)(qing)鍵(jian)(jian)而不(bu)斷(duan)移位(wei)，直至離(li)開(kai)膜的表皮層(ceng)而進入(ru)多(duo)孔(kong)性支撐層(ceng)后，立(li)即流出淡水。

　　b. 選(xuan)擇(ze)(ze)吸附-毛(mao)細(xi)管流動(dong)機理。當鹽水溶液與(yu)多孔的反滲透膜(mo)表面(mian)接觸時，如果膜(mo)具(ju)有選(xuan)擇(ze)(ze)吸附純(chun)水而排斥溶質的化(hua)學特(te)性(xing)，則(ze)在膜(mo)和(he)溶液界面(mian)上選(xuan)擇(ze)(ze)吸附一層(ceng)水分(fen)子，在反滲透壓力(li)推動(dong)的作用(yong)(yong)下(xia)，通過(guo)膜(mo)的毛(mao)細(xi)作用(yong)(yong)流出純(chun)水，并連續地形(xing)成(cheng)和(he)流出這個(ge)界面(mian)純(chun)水層(ceng)。

　　至(zhi)于對(dui)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)脫(tuo)除(chu)，則(ze)純屬篩(shai)分(fen)機(ji)(ji)理。因此(ci)，這與有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)相(xiang)(xiang)對(dui)分(fen)子(zi)質(zhi)(zhi)量(liang)大(da)小和(he)形(xing)狀(zhuang)有(you)關(guan)。由(you)于有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)分(fen)子(zi)不能被膜(mo)的(de)(de)表(biao)面所排礴，又由(you)于有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)傾向于降低(di)溶液和(he)膜(mo)之間的(de)(de)界面張(zhang)力，一些小分(fen)子(zi)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)（相(xiang)(xiang)對(dui)分(fen)子(zi)質(zhi)(zhi)量(liang)小于100）最容易聚集在(zai)(zai)膜(mo)的(de)(de)表(biao)面上(shang)，因而很容易通過膜(mo)的(de)(de)孔隙。根據分(fen)子(zi)的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)和(he)相(xiang)(xiang)對(dui)分(fen)子(zi)質(zhi)(zhi)量(liang)在(zai)(zai)100～200之間的(de)(de)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)，能脫(tuo)除(chu)一部分(fen)，相(xiang)(xiang)對(dui)分(fen)子(zi)質(zhi)(zhi)量(liang)在(zai)(zai)200以上(shang)的(de)(de)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)，基本上(shang)能全(quan)部脫(tuo)除(chu)。

　　（2）反(fan)滲透膜

 　　反滲透膜是進行反滲透分離過程的(de)主要(yao)關鍵(jian)之一(yi)。一(yi)般(ban)來說，對反滲透膜要(yao)求具(ju)備下列多種性能：①單位膜面積(ji)的(de)透水量大、脫鹽率高(gao)；②機械強度(du)好，多孔支撐(cheng)層的(de)壓實作用小；③化學穩定性好，耐(nai)酸、耐(nai)堿和耐(nai)微(wei)生物(wu)的(de)侵襲；④結構(gou)均勻，使用壽命長；⑤制膜容易(yi)，原料(liao)充足。

　　但(dan)是(shi)(shi)，要(yao)制備具(ju)有(you)上述各項多性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)膜是(shi)(shi)比(bi)較(jiao)困難的(de)(de)(de)(de)(de)。目前最廣(guang)泛使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)膜是(shi)(shi)乙酸(suan)纖(xian)維(wei)素(su)膜，簡稱CA膜，該膜透(tou)水量大、脫鹽率(lv)高、價格便(bian)宜，比(bi)較(jiao)成(cheng)熟。這種(zhong)乙酸(suan)纖(xian)維(wei)素(su)半透(tou)膜物表皮層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)厚度約0.25μm，膜總厚度約100μm。極薄(bo)表皮層(ceng)中(zhong)布滿微孔，孔徑(jing)約幾個納米，而(er)多孔支撐(cheng)層(ceng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)孔徑(jing)很大，約有(you)幾百納米。在反(fan)滲透(tou)操作過(guo)程中(zhong)，鹽水必(bi)須面(mian)向表皮層(ceng)，該層(ceng)由(you)多孔的(de)(de)(de)(de)(de)支撐(cheng)層(ceng)予以支撐(cheng)。這種(zhong)非對稱性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)乙酸(suan)纖(xian)維(wei)素(su)膜具(ju)有(you)透(tou)水量大，脫鹽率(lv)高的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)點。

　　其(qi)次為芳香聚酰(xian)胺(an)膜，它(ta)具有良好的(de)透水性(xing)能，較高的(de)脫(tuo)鹽率，優(you)越(yue)的(de)機(ji)械強度，化學性(xing)質穩(wen)定，耐壓(ya)實等特(te)點，能在pH值(zhi)為4～10范圍內使(shi)用(yong)（長(chang)期使(shi)用(yong)范圍為pH5～9）。乙酸(suan)纖維素(su)膜主要制成平板式、管式、螺旋卷式和槽條(tiao)式。而芳香聚酰(xian)胺(an)膜則主要制成中空纖維式，它(ta)的(de)膜面積特(te)別大，由它(ta)制成的(de)反滲(shen)透器具有何種小(xiao)、產水量(liang)大的(de)優(you)點，因(yin)而發展很快。

　　除上述兩種(zhong)膜以外，還(huan)有耐(nai)熱(re)的聚(ju)苯并咪唑(zuo)膜，透水量大的動力形(xing)成膜，無(wu)機的多孔玻璃膜和(he)氧化石墨(mo)膜，耐(nai)堿的磺化聚(ju)苯醚膜和(he)磺化聚(ju)砜膜等。

　　3）使用(yong)反(fan)滲透(tou)膜時應(ying)注意幾個問題

　　 ①pH值(zhi)使用范圍  

　　不同材料制(zhi)成的膜對pH值使用(yong)范圍(wei)也不同。CA膜的長期(qi)使用(yong)范圍(wei)為pH=3～7，防(fang)止某些溶(rong)解(jie)固體在膜表面結垢而堵塞膜孔，并防(fang)止膜的水解(jie)。芳香聚酰胺膜一般適用(yong)pH=4～10，但長期(qi)適用(yong)范圍(wei)pH=5～9。

　　②操作壓(ya)力

　　在反(fan)滲透(tou)過程中，透(tou)水量(liang)隨(sui)操作壓(ya)(ya)力的(de)提(ti)(ti)高(gao)而增加。但提(ti)(ti)高(gao)壓(ya)(ya)力又(you)會使(shi)膜(mo)受到壓(ya)(ya)實的(de)影響從而導致(zhi)透(tou)水量(liang)的(de)下降，這對CA膜(mo)最為(wei)顯(xian)著。因此，應根據各種膜(mo)的(de)性能來(lai)考慮反(fan)滲透(tou)操作壓(ya)(ya)力。操作壓(ya)(ya)力的(de)選擇還依賴于(yu)原水的(de)濃度、膜(mo)的(de)透(tou)水性能和水的(de)回收(shou)率(lv)。

　　③溫度

　　膜(mo)的透水(shui)量隨原(yuan)水(shui)溫(wen)度(du)的提高(gao)而(er)增加(jia)。有(you)些膜(mo)當(dang)水(shui)溫(wen)提高(gao)1℃時，透水(shui)量能(neng)增加(jia)約2.7%。但溫(wen)度(du)過高(gao)，會(hui)加(jia)快膜(mo)的水(shui)解速(su)度(du)。一般有(you)機膜(mo)由(you)于(yu)溫(wen)度(du)升高(gao)而(er)變軟，而(er)使膜(mo)的壓實增加(jia)。原(yuan)水(shui)溫(wen)度(du)一般控制在20～30℃。

　　④濃(nong)差有化(hua)

　　在反滲透過程中，由于(yu)水(shui)不斷地(di)透過膜(mo)(mo)，使膜(mo)(mo)表面(mian)的(de)溶(rong)液濃度越來越大，由于(yu)這一濃差(cha)極化現(xian)象(xiang)引(yin)起膜(mo)(mo)表面(mian)溶(rong)液的(de)滲透壓大大增加(jia)，因而導(dao)致(zhi)水(shui)透過膜(mo)(mo)的(de)阻(zu)力(li)增加(jia)，使膜(mo)(mo)的(de)透水(shui)量和脫鹽(yan)率(lv)下(xia)降(jiang)。為了(le)避免(mian)這種現(xian)象(xiang)，必須提高原(yuan)水(shui)柱入的(de)流速，使原(yuan)水(shui)流動保(bao)持紊流狀(zhuang)態，防止膜(mo)(mo)表面(mian)濃度增加(jia)。

　　⑤膜的清洗

　　使用(yong)長期(qi)的(de)反(fan)滲(shen)透膜(mo)(mo)，其表面易被一層沉淀物覆蓋而結垢(gou)(gou)，堵塞(sai)膜(mo)(mo)孔(kong)(kong)，透水(shui)量下降(jiang)。因此必(bi)須定期(qi)清洗(xi)(xi)膜(mo)(mo)面。通常采(cai)用(yong)稀鹽酸(suan)(suan)（pH值為2～3，主要對(dui)CA膜(mo)(mo)）沖洗(xi)(xi)，或用(yong)各種絡合劑如檸檬(meng)酸(suan)(suan)、過(guo)硼酸(suan)(suan)鈉、亞硫酸(suan)(suan)氫(qing)鈉、六(liu)偏磷酸(suan)(suan)鈉等(deng)防(fang)止(zhi)鐵、錳、碳(tan)酸(suan)(suan)鹽結垢(gou)(gou)。在具體(ti)操作中(zhong)，必(bi)須根據膜(mo)(mo)的(de)材料和結垢(gou)(gou)的(de)性質選(xuan)擇去垢(gou)(gou)劑。當(dang)然，如在進行反(fan)滲(shen)透過(guo)程之前對(dui)原水(shui)進行必(bi)要的(de)預(yu)處理(li)，如采(cai)用(yong)砂(sha)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)、加藥(yao)凝(ning)聚、調(diao)節(jie)(jie)酸(suan)(suan)度(du)(du)、經(jing)過(guo)各種孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)的(de)細砂(sha)過(guo)濾(lv)(lv)器(qi)、加藥(yao)凝(ning)聚、調(diao)節(jie)(jie)酸(suan)(suan)度(du)(du)、經(jing)過(guo)各種孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)的(de)細過(guo)濾(lv)(lv)和精(jing)密過(guo)濾(lv)(lv)等(deng)方法，以減少膜(mo)(mo)表面結垢(gou)(gou)的(de)防(fang)止(zhi)膜(mo)(mo)的(de)水(shui)解(jie)。

　　（4）反滲透器(qi)   

　　最簡單實(shi)用的(de)反(fan)(fan)滲(shen)透組件裝置(zhi)就是將一(yi)個高(gao)壓水泵與一(yi)個反(fan)(fan)滲(shen)透組件直接串聯(lian)起來，在壓力(li)(li)作用下，純水通過反(fan)(fan)滲(shen)透膜(mo)，面濃縮的(de)廢(fei)液通過一(yi)只流量控制閥連續排出。為了取得滿意(yi)的(de)純水流量，施加壓力(li)(li)超過廢(fei)液的(de)滲(shen)透壓。在實(shi)踐中(zhong)采用壓力(li)(li)在25～80Pa之間。

　　（5）反滲透法在純水處理方面的應用  

　　  反滲透法可(ke)用于(yu)海水(shui)淡(dan)化(hua)、硬(ying)水(shui)軟化(hua)、工業廢水(shui)處理以高純水(shui)制(zhi)備等(deng)方面。反滲透比蒸餾法、電滲析等(deng)方法耗能少、體積小、設備簡單、單位何(he)種產水(shui)量高，還(huan)具有(you)不(bu)需加熱、相態不(bu)變和適于(yu)大小規模生產等(deng)優(you)點(dian)，一般(ban)采用反滲透和離子交換相結合的聯合裝置以制(zhi)取高純水(shui)。

　　由(you)于反(fan)滲(shen)透(tou)應用廣(guang)泛，優點多，而且近年來隨(sui)著反(fan)滲(shen)透(tou)質量的不斷提高(gao)，反(fan)滲(shen)透(tou)設備(bei)的不斷改(gai)進(jin)，應用范圍繼續擴大，反(fan)滲(shen)透(tou)純化水已經發展成為一種符(fu)合(he)實(shi)際(ji)、效率高(gao)又經濟的主處(chu)理(li)系統。

　　選擇反(fan)滲透裝置(zhi)的工(gong)藝條(tiao)件，以降低反(fan)滲透系統(tong)的動力消耗，達到最大的經(jing)濟效益，應(ying)先測出各(ge)項有關參數，根據具(ju)體情況應(ying)注意以下各(ge)個環(huan)節(jie)。

　　①   測定原水中的含(han)鹽量、酸(suan)堿度、溫(wen)度、懸(xuan)浮物、細菌以及其(qi)他顆(ke)粒等。

 　　②   選用合適的原水預(yu)處(chu)理方法，如凝聚、粗濾(lv)、細(xi)濾(lv)、調(diao)節pH值等(deng)。

　　③   選擇膜材和了解膜的性(xing)能，如透(tou)水量、脫鹽(yan)率(lv)、pH使用范圍、機械強度(du)和耐熱(re)等。

　　④   根據產水(shui)量要(yao)求(qiu)計算(suan)出所(suo)需的膜面(mian)積。

　　⑤  ; 考(kao)慮反滲(shen)透(tou)器(qi)類型的特性、反滲(shen)透(tou)裝置的工藝流程、水質(zhi)的要求(qiu)、操作壓力、淡水回收率等。⑥   考(kao)慮鈣鹽(yan)等難溶(rong)鹽(yan)沉積膜(mo)面、堵塞膜(mo)孔以及濃差極化等問題。

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