反渗透原理介绍

**节基本概况
反渗透（Reverse Osmosis；RO）是60年代发展起来的一项膜分离技术。此技术发展迅速，现己广泛用于水的淡化除盐，制取高纯水和纯净的饮用水等多方面。反渗透膜的孔径大都≤10×10－10m（10埃），它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的**物。
一、渗透和反渗透
如果将淡水和盐水用一种能透过水而不能透过溶质的半透膜至盐水一侧（见图1（a）），这种现象称为渗透。当渗透进行到盐水一侧的液面达到某一高度而产生压头H，从而抑制了淡水进一步向盐水一侧渗透，渗透的自然趋势被压头H所抵消而达到平衡，这一平衡压力称为渗透压。在这种情况下，如果在盐水一侧加上一个大于渗透压的压力，盐水中的水分就会从盐水一侧透过半透膜渗透至淡水一侧（盐水一侧浓度就增大，即浓缩）。渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度。
二、反渗透膜的脱盐原理
反渗透膜的脱盐原理主要是“选择吸附——毛细管流动理论”和“筛分理论”。当含盐的水溶液与多孔的半透膜表面接触时，则在膜的溶液界面上选择吸附一层水分子，在反渗透压力的作用下，通过膜的毛细管作用流出纯水，并连续地形成和流出这个界面纯水层。
图2描述了半透膜对各种含盐的水溶液脱除离子的性能。该机理阐明：在半透膜的表皮上布满了许多较细的膜孔，在膜的表面选择吸附了一层水分子，盐类溶质则被膜排斥，化合价愈高的离子被排斥的愈远，膜孔周围的水分子在反渗透压力的推动下，通过膜孔流出纯水，因而达到除盐的目的（如图2a所示）。当膜孔大于反渗透膜孔范围时，盐的水溶液泄漏过膜（如图2b所示），其中一价盐泄漏较多，二价盐次之，三价盐更次之。至于对于**物的去除，纯属筛分机理（见图3）。反渗透膜能滤除各种细菌，如较小的细菌之一绿脓杆菌（3000×10-10m）；也能滤除各种病毒，如流感病毒（800×10-10m）；脑膜炎病毒（200×10-10m）；还能滤除热原（10~500×10-10m）。
三、反渗透的特点和应用
反渗透法具有设备构型紧凑，占地面积小、单位体积产水量高及能量消耗少等优点。它是在没有相变的情况下，依靠大于渗透压的压力推动，通过膜的毛细管作用流出淡化了的水，而且它还具有膜的筛分作用，能除去较小的细菌、病毒和热原。因此，自从反渗透技术开发以来发展迅速，不仅用于海水或苦咸水的淡化，也作为锅炉补给水的预脱盐和制取**纯水、离子交换前的预除盐。
*二节反渗透膜
反渗透膜的品种有许多种。主要有醋酸纤维素膜、芳香聚酰胺膜和复合膜。反渗透器主要有四种型式，即板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式。
在本培训教材中主要针对本工程所使用的来介绍“螺旋卷式的复合膜的反渗透器。
螺旋卷式反渗透器的膜元件的结构，是用两层反渗透膜中间夹入一层产水（即淡水）导网组成。这个导网为多孔支撑材料，这种材料既支撑着膜承受的工作压力，又为产品水提供了流动通路，再用胶密封膜的三面边缘使进水原液与透过膜的淡化水隔开，然后在膜的下面铺上一层进水原液隔网，再沿着有钻孔眼的集水中心管卷绕。这依次叠好的多层材料（膜/产水导网/膜/进水原液隔网），就形成一个卷式反渗透膜元件（见图4）。进水原液隔网隔开每组膜的表面并在进水通过组件时，使进水呈湍流状。
将卷式膜元件6只装入压力容器中，进水原液（生水）是通过进水隔网的空隙沿着膜表面流动，在此过程中，透过膜的淡化水再经过产品水导网螺旋形地流向中心管，然后将产出的淡水导出系统外。这就组成了螺旋卷式反渗透器（见图5）。
螺旋卷式反渗透器的优点：单位体积内的膜堆面积大，结构紧凑，占地面积小。缺点：比较容易堵塞。
因此对进水原液的预处理要求较严格。
本工程中，对生水进行过滤、加阻垢剂和精密过滤的目的，就是要保证膜元件的安全使用，保证原水不产生结垢现象和除去水中的悬浮物、胶体及**物。