海水淡化反滲透膜效率

A. 反滲透法進行海水凈化技術

反滲透技術是當今最先進和最節能有效的膜分離技術。其原理是在高於溶液滲透壓的作用下，依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。由於反滲透膜的膜孔徑非常小（僅為10A左右），因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等（去除率高達97%-98%）。反滲透是目前高純水設備中應用最廣泛的一種脫鹽技術，它的分離對象是溶液中的離子范圍和分子量幾百的有機物；反滲透（RO）、超過濾（UF）、微孔膜過濾（MF）和電滲析（EDI）技術都屬於膜分離技術。
近30年來，反滲透、電滲析、超過濾和膜過濾已進入工業應用，主要應用於電子、化工、食品、制葯及飲用純水等領域。
反滲透工作原理
1.
滲透及滲透壓
滲透現象在自然界是常見的，比如將一根黃瓜放入鹽水中，黃瓜就會因失水而變小。黃瓜中的水分子進入鹽水溶液的過程就是滲透過程。如果用一個只有水分子才能透過的薄膜將一個水池隔斷成兩部分，在隔膜兩邊分別注入純水和鹽水到同一高度。過一段時間就可以發現純水液面降低了，而鹽水的液面升高了。我們把水分子透過這個隔膜遷移到鹽水中的現象叫做滲透現象。鹽水液面升高不是無止境的，到了一定高度就會達到一個平衡點。這時隔膜兩端液面差所代表的壓力被稱為滲透壓。滲透壓的大小與鹽水的濃度直接相關。
2.
反滲透現象和反滲透凈水技術
在以上裝置達到平衡後，如果在鹽水端液面上施加一定壓力，此時，水分子就會由鹽水端向純水端遷移。液劑分子在壓力作用下由稀溶液向濃溶液遷移的過程這一現象被稱為反滲透現象。
如果將鹽水加入以上設施的一端，並在該端施加超過該鹽水滲透壓的壓力，我們就可以在另一端得到純水。這就是反滲透凈水的原理。
反滲透設施生產純水的關鍵有兩個，一是一個有選擇性的膜，我們稱之為半透膜，二是一定的壓力。
簡單地說，反滲透半透膜上有眾多的孔，這些孔的大小與水分子的大小相當，由於細菌、病毒、大部分有機污染物和水合離子均比水分子大得多，因此不能透過反滲透半透膜而與透過反滲透膜的水相分離。
在水中眾多種雜質中,溶解性鹽類是最難清除的。因此，經常根據除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果。反滲透除鹽率的高低主要決定於反滲透半透膜的選擇性。目前，較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達99.7%。反滲透海水淡化只是RO反滲透技術應用的一種

B. 反滲透技術的技術優點

①反滲透膜的性能明顯提高。1978年成功地開發了海水淡化復合膜（採用脂肪族聚醯胺復合物為材料）至今，經過近20年的不斷發展，海水淡化反滲透復合膜的性能已經有了較大的提高，反滲透復合膜系採用芳香族聚醯胺的材料，特徵水通量是1978年的2倍，鹽的透過率大約為1978年的四分之一。如此的技術進步使得海水淡化製取飲用水從原來的二級流程簡化為一級流程，且膜的價格穩中有降。
②功交換器的研製成功。據報導，一種新型能量回收裝置已經成功地用於NewProvidece島13600m3/d和Cayman島的5000m3/d海水反滲透淡化系統上。這種能量回收裝置稱為功交換器，將排放的濃鹽水壓力傳給補給海水，轉換效率高達89%~96%.由於濃鹽水的能量回收充分，據測算系統的噸水能量消耗僅為2.6kW·h.這種功交換器是1998年反滲透海水淡化技術的一個新里程碑，更為意義重大的是該數據是從商業規模的淡化裝置上得來的。
③段間能量回收透平的成功應用。
④微濾技術用於海水預處理。鑒於傳統地加入化學葯劑和二級過濾的預處理技術不一定能很好地去除進料海水中的膠體類物質，提出了利用膜處理作為反滲透預處理工藝流程。該流程的核心是採用大孔徑中空纖維超濾或微濾膜，超濾膜的截留分子量為（10~20）×104u，微濾膜的孔徑為0.2μm。
經過一定的工業規模運行，膜技術的預處理工藝已經基本成熟，並具有如下兩個新穎性能：
1. 可自動、頻繁脈沖式沖洗中空纖維管（某些型號採用反洗），其特點是通過短時間的停運來保持穩定的產水通量。2. 可在一很低的橫流速度下工作，甚至可以在單向流動狀態下工作（全流過濾）。

C. 反滲透是如何進行海水淡化的

反滲透技術在海水淡化中的應用是一種高效且環保的方法。通過使用特製高壓水泵，將海水加壓至6至9公斤，使其在高壓作用下通過孔徑僅為0.0001微米的逆滲透膜。這一過程中，海水中的化學離子、細菌、病毒、熱原水等雜質被阻擋在外，而小於0.0001微米的水分子和氧氣分子則能夠順利通過，從而獲得純凈的淡水。

逆滲透膜是反滲透技術的核心組件，它由一層具有高度選擇透過性的半透膜構成，能夠有效過濾掉水中的有害物質。在海水淡化過程中，原水首先經過預處理，去除其中的大顆粒雜質和部分鹽分，以減少膜的負擔，延長其使用壽命。然後，加壓後的海水在壓力作用下通過逆滲透膜，使純凈水透過，而鹽分等雜質則被阻擋在膜的另一側，形成濃鹽水。

與傳統的海水淡化技術相比，反滲透技術具有更高的效率和更少的能耗。由於其獨特的膜分離機制，反滲透能夠有效去除水中的各種污染物，包括重金屬、有機物、細菌和病毒等，確保產出的淡水符合飲用水標准。此外，反滲透技術還可以根據實際需求靈活調整產水量，適應不同的應用場景。

盡管反滲透技術在海水淡化中展現出諸多優勢，但其運行過程中仍需關注膜的維護與清洗。定期清洗和更換膜組件是確保系統穩定運行的關鍵。隨著技術的不斷進步，未來反滲透技術將在更多領域發揮重要作用，為解決全球淡水資源短缺問題提供有力支持。