反渗透原理分析

当把相同体积的稀溶液和浓液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。

一、反渗透的起源

反渗透技术早期使用于美国太空人将尿液回收为纯水使用。反渗透膜可以将重金属、农药、细菌、病毒、杂质等分离。整个工作原理均采用物理法，不添加任何杀菌剂和化学物质，所以不会发生化学变相。并且反渗透膜并不分离溶解氧，所以通过此法生产得出的纯水是活水。

在某项实验过程中，科学家发现经过解剖发现在海鸥嗉囊位置有一层薄膜，该薄膜构造非常细密。海鸥正是利用了这薄膜把海水过滤为可饮用的淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外。这就是以后逆渗透法（Reverse Osmosis 简称 R.O）的基本理论架构 。

二、反渗透工作原理

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液（例如淡水）和浓溶液（例如盐水）分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。

三、反渗透技术基础

渗透膜早已存在于自然界中。1748年，Nollet发现水能自然的扩散到装有酒精溶液的猪膀胱内，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。

四、反渗透主要指标

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）。

透盐率= 1–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百分之九十九，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也超过了百分之九十八；对分子量大于100的有机物脱除率也可过到百分之九十八，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

五、反渗透效果影响因素

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℃，产水量就提升百分之三；（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，脱盐率达到上限。

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。

六、反渗透技术机理

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜。一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。当把相同体积的稀溶液和浓液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压。渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂就会向稀溶液流动，即发生反渗透。

七、反渗透技术用途

1、食品、饮料、纯净水生产工艺中；

2、医药、电子等行业用水制备；

3、化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；

4、锅炉补给水除盐软水；

5、海水、苦咸水淡化；

6、造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。