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第二章反渗透及纳滤膜应用技术介绍

2.1.ESPA系列超低压反渗透膜

自1995年5月美国海德能公司率先推出第一代超低压反渗透膜元件ESPA1以来，其优越的节能特性受

到了广大用户的极大关注，超低压反渗透膜在世界日益普及。随着节约能源的要求越来越高，人们对反

渗透膜的运行压力不断提出更高的要求。美国海德能公司为了满足在更低运行压力下的不同产水水质要

求，不断充实和完善了超低压反渗透膜ESPA系列。目前，ESPA系列的8英寸膜元件已经发展到6个型

号：ESPA1（标准超低压反渗透膜）、ESPA2（高脱盐率超低压反渗透膜）、ESPA3（超高产水量超低压

反渗透膜）、ESPA4（高产水量超低压反渗透膜）、ESPA2+（大面积高脱盐率超低压反渗透膜）和ESPAB

（高脱硼超低压反渗透膜），4英寸膜元件也发展到4个型号：ESPA1-4040、ESPA2-4040、ESPA3-4040

和ESPA4-4040。迄今为止，美国海德能公司的ESPA超低压系列反渗透膜是世界上产水量最高、运行压

力最低、且具有高脱盐率的膜元件。在进水含盐量（TDS）低于1000mg/L时，ESPA系列膜元件具有不

可替代的优势。

1性能说明

(1)ESPA系列超低压反渗透膜元件特点

由于反渗透膜在工作时需要克服渗透压，因此能耗较高一直是反渗透工艺的弱点。若能够在较低的压力

下制备出符合要求的去离子水，就意味着节约反渗透膜系统的设备投资（水泵、阀门、管路以及压力容

器）和运行费用（电能消耗及维护费）。

表-1列出了ESPA系列超低压反渗透膜元件的性能特点，以及与CPA系列低压反渗透膜元件的比较。表

中的特性产水量表示膜元件在单位压力下，单位面积单位时间的产水量，这个参数使得不同的膜元件可

以在同一条件下进行比较。从表-1中可以看出：

a.ESPA系列比CPA系列具有更高的特性产水量，其中ESPA4达到7.27LMH/bar，是目前特性产水量最

高的反渗透膜元件；

b.ESPA2+的膜面积增加了10%，达到了440ft2。这使得ESPA2+在具有超低压系列最高脱盐率的同时，

具备了高的产水量，其特性产水量也达到了4.04LMH/bar；

c.ESPAB具有最高的硼元素（B）脱除率96%。

1995年推出的ESPA1比传统的低压反渗透膜元件CPA3特性产水量高67%。1998年推出的ESPA2和ESPA3

进一步完善了超低压产品系列。ESPA2的脱盐率更高，而ESPA3的产水量更高。2000年，海德能公司又

推出了ESPA4，其在更低的压力（100psi，0.70MPa）下运行，仍可以得到99.2%的脱盐率。2004年

在ESPA2的基础上进行了新的技术改进，进而推出必威体育精装版型的超低压反渗透膜元件ESPA2+，面积提高了

10%，达到440ft2。从而在保持99.6%的脱盐率的情况下，使产水量从ESPA2的9000GPD（34.1m3/h）

提高到11000GPD（41.6m3/h），增加了22%。ESPA系列的性能及其与传统低压反渗透膜元件CPA系列

的比较请参见图-1、图-2和表-1。

表-1ESPA系列超低压反渗透膜性能特点

面特性产水量

脱盐率产水量测试压力

膜元件积GFD/psi

3

%GPD（m/d）psi（bar）

ft2（LMH/bar）

12000

ESPA140099.3150（10.5）0.20（4.86）

（45.5）

ESPA240099.6