环保工艺之——反渗透（一）

半透膜是具有选择性透过性能的薄膜。当液体或气体透过半透膜时，一些组分透过，而另外一些组分被截留。实际上半透膜对任何组分都有透过性，只是透过的速率相差很大。在反渗透过程中，溶剂（水）的透过速率远远大于溶解在水中的溶质（盐分）。通过半透膜实现了溶剂和溶质的分离，得到纯水以及浓缩的盐溶液。在箱子中，水通过渗透作用流向盐溶液一侧，直到达到新的平衡建立。在盐溶液一边施加一个额外的压力与渗透压相等，原有的平衡会受到影响。外加压力将会使盐溶液一边的化学势增加，使溶剂流向纯水一边。这种现象便是反渗透。反渗透过程的驱动力是外加压力，反渗透分离所需能量与溶液的难度直接相关。因此，从盐溶液中生产同样体积的水，盐的浓度越高，所需能耗也越高。

反渗透膜是一种由压力驱动的新型分离膜，在压力推动下，溶液中的水分子透过膜，而其它分子、离子、细菌、病毒等被截留，从而达到纯化水的目的。反渗透膜的孔径小于1nm，能有效去除二价离子，对一价离子的去除率可达95～ 99%；对低分子量有机物的去除率可达100%;反渗透系统能够除去原水中99%以上的矿物质、细菌、病毒、热原及细菌内毒素等。

此法优点（相对于蒸馏和电渗析等法）：需能量少，体积小，设备简单，单位体积产水量高，不需加热，相态不变，适宜大小规模生产等。反渗透系统主要包括反渗透器、高压泵、计量控制设备、预处理设备。其中反渗透器（膜组件）是反渗透系统的关键设备，它直接关系到整个系统的效能、造价、运转条件和成本等。目前，反渗透装置主要有板框式、管式、螺旋管式、中空纤维式、槽条式等。反渗透系统，常用一级法和二级法工艺设计，首先应根据原水水质（含盐量、酸碱度、温度、悬浮物、细菌等），确定预处理项目（如杀菌、调节PH、凝聚、过滤）。然后选择膜材（透水量、脱盐率、PH使用范围、机械强度、耐热等）。再根据产水量计算膜面积，还应考虑反渗透器类型的特性、反渗透装置的工艺流程、水质要求、操作压力以及淡化水回收率等问题，使制水成本最低。

另外还应考虑钙盐等难溶盐沉积膜面、堵塞膜孔、以及浓差极化等问题，以及注意预处理，加强进水流速和湍流促进器等。反渗透装置可使海水和苦碱水一次脱盐达到饮用水标准，使总含盐量小于1000mg/L。海水淡化需要压力较大，一般为9800kPa，水的回收率一般为50%左右。苦碱水压力一般为3920 kPa，水的回收率为70%~85%。根据有关经验，海水淡化耗电约为16~17kw·h/T。有关实验表明，当原水为自来水（电阻为1000Ω·cm），用3920 kPa压力可使水质达到一次蒸馏水要求（电阻为5~7.3×106Ω·cm），用二级或三级反渗透可制取高纯水。利用空心纤维膜，工作压力为2156 kPa。