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反渗透膜相关知识

一、材料组成

1．醋酸纤维素:醋酸纤维素(CA)膜是由二醋酸纤维素和三醋酸纤维

素的铸膜液及二者混合物浇铸而成。随着乙酰基含量的增加，盐截留

率与化学稳定性增加而水通量下降。Loeb-Sourirajan不对称结构是使

用一“医用刮刀”（“doctorblade”）把CA、乙醇或乙醚溶液浇铸在一

多孔基片（如帆布）上，表面经空气干燥产生一薄皮层而形成。在较

大孔层之上的致密表皮是由约0.2μm厚的薄层组成，膜的总厚度约

100μm.该技术也可用于管状的和中空纤维状膜的浇铸。

CA膜的化学稳定性差,在运转期间会发生水解,其水解速度与温

度及pH条件有关。醋酸纤维素膜可在温度0～30℃及pH值4.0～6.5

下连续操作。这些膜也会被生物侵蚀,但由于它们具有可连续暴露在

低含氯量环境下的能力,故可以消除生物侵蚀。膜稳定性差的结果导

致膜截留率随操作时间增长而下降。然而,这些材料的普及是由于它

们具备广泛的来源和低廉的价格。

2．芳香聚酰胺：不对称芳香聚酰胺（Aramid）膜(Richter和Hoehn1971)

以中空纤维形式为所首创。这些纤维是由溶液纺丝而成。由控制纺丝

液溶剂的蒸发在纤维外表面形成约0.1～1.0μm的致密表皮层。余下

的纤维结构是约26μm厚的一层多孔支撑结构。盐的截流作用发生在

致密层。为了进一步提高截留性能，当中空纤维膜用于苦咸水脱盐时，

对膜采用聚乙烯基甲基醚(PT-A)进行后处理，用于海水脱盐则用

PT-A与鞣酸（PT-A）作后处理。

与纤维素膜相比，芳香聚酰胺膜的特点是具有优良的化学稳定

性。它们能在温度0～30℃pH4～11件连续操作，且不会被生物侵蚀。

然而芳香聚酰胺膜若连续暴露在含氯环境中，则易受氯侵蚀，因此，

对他们处理的进料液进行脱氯是重要的。

3．薄膜复合膜：美国内政部盐水局于年代中期基金资助的NorthStar

Research和DevelopmentInstitute（位于Minneapolis）的工作（Francis

1966;Rozelle等1967）导致了薄膜复合膜的发展。UniversalOil

Products的FluidSystemsDivision（Riley等1967）在70年代中期

推出了它的商品（薄膜复合物）膜，而FilmTec公司在80年代初期

推出了它的FT30复合膜(Cadotte等1980)。在这些膜结构中，超薄

栅层在一多孔织物支撑体上的微孔聚砜表面上形成（即0.2μm厚）。

该聚砜上的栅层是由聚酰胺或聚脲的就地界面聚合技术产生的。

薄膜复合膜的优点与它们的化学性质有关，其最主要的特点是有

较大的化学稳定性，在中等压力下操作就具有高水通量和盐截留率及

抗生物侵蚀。它们能在温度0～40℃及pH2～12间连续操作。像芳香

聚酰胺一样，这些材料的抗氯及其他氧化物的性能差。

二、主要构型

反渗透膜需要制成一定构型才可用于水处理。目前膜的构型主要

有平板式，管式，卷式和中空纤维式，但常用于水处理的是卷式和中

空纤维式两种。

对于卷式构型，常用膜有醋酸纤维素膜和复合膜，利用这些膜制

成膜元件，把膜元件放在压力容器中构成膜组件。用于制作卷式构型

的膜一般先制成平整的膜，醋酸纤维素膜的结构见图1，上部有一层

致密的薄层（0.1-1.0μmm）,即脱盐层，脱盐层下面有一层稍厚

（100~200μm）的多孔支撑层，水很容易通过致密层流向多孔层。致

密层是半透膜层，能有效阻止盐分的通过，起脱盐作用。

复合膜由三层组成，它们是：最上面的超薄脱盐层、中间的多孔

的聚砜内夹层，最下面的聚酯支撑网层。由于聚酯支撑层不很平坦和

多孔，不能用来直接支撑脱盐层，因而在该支撑层上面浇注一层聚砜

微孔层，用于直接支撑脱盐层。聚砜层表面孔径可控制在0.015μm。

脱盐层厚度为0.2μm,在聚砜层的支撑下，能承受较高的压力，抗机械

压力和化学侵蚀能力强。

对于中空纤维构型，利用芳香族聚酰胺膜制成的众多中空纤维直

接装配在压力容器内，构成用于水脱盐的基本单元--膜组件。

无论是卷式还是中空纤维式，对其构型的共同要求如下：

1）对膜能提供适当的机械支撑，以便承受一定的给水压力；

2）能使给水，浓水和产品水各行其道，不混合；

3）使有一定压力的给水在通过膜面上时，能均匀分布，并有良好的

流动状态，是浓差计划降至最低；

4）