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反渗透的应用现状及发展前景 贾兆霞 (河北 唐山) 摘要:反渗透技术是目前应用较为广泛的一类水处理技术。本文介绍了反渗透水处理技术的原理、运行系统及其应用前景。反渗透技术能有效去除各种溶解的和悬浮的有机和无机污染物,已经在海水淡化、锅炉补给水脱盐、印染废水处理和垃圾渗滤液处理等方面得到了广泛应用。 关键词:反渗透;反渗透膜;膜技术；应用；发展 The Application and developmenton the Reverse Osmosis Jia Zhaoxia (Tang shan,Hebei) Abstract:The seperation mechanism,membrabne pollution of the reverse osmosis membrane are desscribed in this paper,and the application situation of the reverse osmosis is discussed in detail .Finally,the applicative prospect of the technology is presented in the field of separation. Keywords:reverse osmosis; reverse osmosis membrane;membrane technology; application; development 引言 随着水资源危机的加剧和水环境质量的不断恶化,水资源已演变成备受全世界关注的环境问题。对工业和生活废水进行处理从而转化成可饮用水已经成为解决水资源危机的一条重要途径。目前世界上最先进的水处理技术是薄膜反渗透(RO)过滤[1]。反渗透过滤工艺由于不发生相变化和不需要酸碱再生,在能源紧张的今天具有非常重要的意义;并且,反渗透工艺生产过程中不使用酸、碱等对环境有害物。因此,在环境污染日益严重和人们的环保意识日益增强的今天,反渗透过滤工艺有着广阔的应用前景。 1　反渗透的发展简介 我国的反渗透研究始于1965年,而1967年开始的全国海水淡化会战则为CA不对称反渗透膜的开发打下了良好的基础[2]。因此我国对反渗透的开发与国外起步时间相差不大。但事实上由于原材料及基础工业条件限制,生产的膜元件性能偏低,生产成本高,还没有形成规模化生产。而对超滤的研究探索则开始于70年代初。近年来反渗透技术在我国已得到广泛应用。反渗透技术最初只用于海水淡化,后来逐步扩大到苦咸水淡化、食品加工、医药卫生、饮料净化、超纯水制备等方面,产生了很高的经济效益。 2　反渗透原理[3] 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的半透膜,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发地透过半透膜向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透。图1是渗透膜的选择性示意图。 当渗透过程达到平衡时,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,称为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质,即与溶液的种类、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,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,这一现象称为反渗透(见图2)。图1渗透示意图反渗透装置就是利上述这一原理。 图1 渗透膜的选择性示意图 图2　反渗透示意 利用高压泵将待处理水增压后,借助半透膜的选择截留作用来除去水中的无机离子,由于反渗透膜在高压情况下,只允许水分子通过,而不允许钾、钠、钙、锌、病毒、细菌通过,所以它能获得高质量的纯水。 为了避免膜的淤塞,必须经常冲洗盐水侧。当水渗透通过膜后,大部分的盐被留在盐水侧,因此盐水侧的溶液浓度变得越来越高。如果不把废弃溶液排掉,盐水侧的矿物质浓度最终会超出溶质的溶解度范围,会析出而在膜上形成水垢。为了避免盐水侧的浓度过高,在低压系统中,回收的渗透物的体积一般保持在给水体积的1%~30%。比如说,每输入5 L的水可回收1 L的渗透物,这时的膜就是以20%的回收率运行。 反渗透系统中的半透膜[4]:RO系统中所用的半透膜是由密度不均匀的薄层浇铸而成的聚合体。也就是说,它们有一层极薄的(大约是1英寸的百万分之几)、高密度的阻碍层,底下为多孔性的大约有千分之几英寸厚的支撑层。图3表示了膜的横截面的密度差异。 图3　半透膜的横截面 现在已经设计出了各具优点的不同结构的膜,最普遍的膜结构是螺旋形绕制的[5]。这种膜结构是将膜沿管绕制而成,在膜的两半部分之间还安置了筛网。膜被黏贴在管上,膜间还放置了一个间隔筛网,并在三个开口边予以黏合,最后整张膜被紧紧地缠绕在产品管上。模块的这种