反滲透原理及反滲透膜的特點

時間：2023-03-24 05:33:10來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

反滲透原理及反滲透膜的特點

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

反滲透原理及反滲透膜的特點

滲透是自然界一種常見的現象。人類很早以前就已經自覺或不自覺地使用滲透或反滲透分離物質。目前，反滲透技術已經發展成為一種普遍使用的現代分離技術。在海水和苦咸水的脫鹽淡化、超純水制備、廢水處理等方面，反滲透技術有其他方法不可比擬的優勢。滲透和反滲透的原理如圖10-27所示。如果用一張只能透過水而不能透過溶質的半透膜將兩種不同濃度的水溶液隔開，水會自然地透過半透膜滲透從低濃度水溶液向高濃度水溶液一側遷移，這一現象稱滲透[圖10-27(a)]。這一過程的推動力是低濃度溶液中水的化學位與高濃度溶液中水的化學位之差，表現為水的滲透壓。隨著水的滲透，高濃度水溶液一側的液面升高，壓力增大。當液面升高至H時，滲透達到平衡，兩側的壓力差就稱為滲透壓[圖10-27(b)]。滲透過程達到平衡后，水不再有滲透，滲透通量為零。

如果在高濃度水溶液一側加壓，使高濃度水溶液側與低濃度水溶液側的壓差大于滲透壓，則高濃度水溶液中的水將通過半透膜流向低濃度水溶液側，這一過程就稱為反滲透[圖10-27(c)]。反滲透技術所分離的物質的相對分子質量一般小于500，操作壓力為2～100MPa。

圖10-27 滲透與反滲透原理示意

用于實施反滲透操作的膜為反滲透膜。反滲透膜大部分為不對稱膜，孔徑小于0.5nm，可截留溶質分子。膜材料的物理化學性能決定了由其制備的反滲透膜的大部分性能。幾十年來，醋酸纖維素在膜材料中占有十分重要的地位，主要原因是它資源無窮無盡，且無毒，耐氯，價格便宜，制膜工藝簡單，便于工業化。此外制得的膜用途廣。水滲透率高，截留率也好。盡管有眾多優點，但醋酸纖維膜抗氧化能力差，易水解，易壓密，抗微生物性能較弱等，限制了它的應用范圍。人們曾開發出了多種膜材料，以適用于不同的目的。制備反滲透膜的材料主要有醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚醚酮、聚芳醚酮、聚四氟乙烯等，表10-8是幾種主要的膜材料及其結構式。

表10-8 用于反滲透膜的主要高分子材料

目前，實現工業應用的反滲透膜分為三類：高壓海水脫鹽用反滲透膜;低壓苦咸水脫鹽用反滲透膜;超低壓反滲透(LPRO)膜。用于海水脫鹽的反滲透膜主要有五種：三醋酸纖維素的細中空纖維膜、直鏈全芳族聚酰胺細中空纖維膜、交聯全芳族聚酰胺型薄層復合膜、芳香烷基聚醚脲型薄層復合膜及交鏈的聚醚薄層復合膜。反滲透膜的分離機理至今尚有許多爭論，主要有氫鍵理論、選擇吸附-毛細管流動理論、溶解擴散理論等。

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