反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。因為它和自然滲透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以使用大于滲透壓的反滲透壓力，即反滲透法，達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。

1、反滲透的工藝原理

反滲透膜分離技術(shù)的原理通過對如下幾個專業(yè)名詞的解釋來描述：

1)半透膜：只能允許溶劑分子通過，而不允許溶質(zhì)的分子通過的膜稱為理想半滲透。

2)滲透：在相同的外壓下，當(dāng)溶液與純?nèi)軇榘胪改じ糸_時，純?nèi)軇ㄟ^半透膜是溶液變稀的現(xiàn)象稱為滲透。

3)滲透平衡：滲透過程中，單位時間內(nèi)溶劑分子從兩個相反方向穿過半透膜的數(shù)目彼此相等，即達(dá)到滲透平衡。

4)滲透壓：當(dāng)半透膜隔開溶液與純?nèi)軇r，加在原溶液上使其恰好能阻止純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液的額外壓力稱為滲透壓。通常溶液越濃，溶液的滲透壓越大。

5)反滲透：如果加在溶液上的壓力超過了滲透壓，則反而使溶液中的溶劑向純?nèi)軇┓较蛄鲃樱@個過程叫做反滲透。

反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過溶劑(通常是水)而截留離子物質(zhì)的性質(zhì)，以膜兩側(cè)靜壓差為推動力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過反滲透膜而實現(xiàn)對液體混合物進(jìn)行分離的膜過程。它的操作壓差一般為1.5～10.5MPa，截留組分的大小為1～10Å的小分子溶質(zhì)。除此之外，還可以從液體混合物中去除其他全部的懸浮物、溶解物和膠體。

2、反滲透工藝的技術(shù)特點(diǎn)

1)在常溫不發(fā)生相變化的條件下，可以對溶質(zhì)和水進(jìn)行分離，適用于對熱敏感物質(zhì)的分離、濃縮、并且與有相變化的分離方法相比，能耗較低。

2)雜質(zhì)去除范圍廣，不僅可以去除溶解的無機(jī)鹽類、還可以去除各類有機(jī)杓雜質(zhì)。

3)較高的除鹽率和水的回用率、可截留粒徑幾納米以上的溶質(zhì)。

4)由于只是利用壓力作為膜分離的推動力、因此分離裝置簡單，容易操作、自控和維修。

5)反滲透裝置要求進(jìn)水達(dá)到一定的指標(biāo)才能正常運(yùn)行，醫(yī)此原水在進(jìn)入反滲透裝置之前要采用一定的預(yù)處理措施。為了延長膜的使用壽命，還要定期對膜進(jìn)行清洗，以清除污垢。

3、反滲透工藝設(shè)計、計算

典型工藝流程：反滲透系統(tǒng)一般包括三大主要部分：預(yù)處理、反滲透裝置、后處理。

與微濾和超濾過程類似，良好的預(yù)處理對反滲透裝置長期穩(wěn)定運(yùn)行十分必要。

其目的主要為：

a.國去除懸浮固體和膠體，降低濁度;

b.控制微生物的生長;

c.抑制與控制微溶鹽的沉積;

d.進(jìn)水溫度和pH值的調(diào)整;

e.有機(jī)物的去除;

f.舊金屬氧化物和硅的沉淀控制;等等。

反滲透的預(yù)處理技術(shù)主要有：多介質(zhì)過濾、活性炭過濾、保安過濾、微濾或超濾等。采用微濾或超濾作為預(yù)處理系統(tǒng)與其他方法相比更為高效。

反滲透裝置本身根據(jù)原水的水質(zhì)確定使用膜元件的類型，并根據(jù)對產(chǎn)水量和產(chǎn)水水質(zhì)的要求，確定膜元件的數(shù)量、膜組件的排列方式和反滲透裝置的回收率、脫鹽率等參數(shù)。般情況下，反滲透系統(tǒng)有分段式，包括一級一段式、一級多段式;有多級式，通常為二級多段式。

以污水處理廠出水作為原水的反滲透工藝為例描述反滲透工藝流程，如下圖所示。

4、常用計算公式

水垢對人體健康的危害

據(jù)化學(xué)分析，每一克水垢中就會含有鉛12毫克、砷21毫克、汞44毫克、鎘3.4毫克、鐵24毫克，其危害非常大，不但會引起人體重金屬含量超標(biāo)，還會引起膽結(jié)石病癥，甚至還會導(dǎo)致人體器官癌變以及中毒。

水的硬度，是指水中的鈣、鎂、鐵、鋁、錳的碳酸鹽、重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽及硝酸鹽等所有的鹽類的含量，并常含有汞、鎘、砷、鉛等少量的有害元素。水的硬度單位通常是將水中的全部鹽類換算為碳酸鈣來計量。當(dāng)水中的硬度以碳酸鈣計小于150毫克/升時，稱為軟水;150—450毫克/升時，稱為硬水;450—714毫克/升時為高硬水;大于714毫克/升時為特硬水。國家生活飲用水硬度的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為小于450毫克/升(以碳酸鈣計)。

 

高硬度的水質(zhì)嚴(yán)重地影響了工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活與健康。在工業(yè)上用高硬度的水漿洗和漂染紡織物易出現(xiàn)斑點(diǎn)、發(fā)花、色澤黯淡，潔白度下降，形成廢品和次品;用硬水釀酒易使果酒和啤酒出現(xiàn)渾濁與沉淀而報廢;硬水不能供做化學(xué)試驗、造紙、制藥、電子、化工、食品飲料等工業(yè)用水，否則會產(chǎn)生廢品、出現(xiàn)嚴(yán)重事故的惡果;用硬水洗衣物易使紡織物纖維變硬發(fā)脆而損壞;用硬水洗澡、洗頭時有發(fā)澀發(fā)黏的感覺;用硬水燒豆與肉類不易熟爛;用硬水燒開水易使水壺結(jié)垢，浪費(fèi)燃料1/3以上。

在人體健康上，飲用高硬水易使人患暫時性胃腸不適、腹脹、瀉肚、排氣多，甚至引起腎結(jié)石等疾病。不僅如此，水壺與暖水瓶使用一段時間后，其內(nèi)壁就會結(jié)滿一層白色的水堿，除大部分為碳酸鈣、碳酸鎂外、還含有多種有害的汞、鎘、鉛、砷等元素，如不經(jīng)常及時清除，反復(fù)用來燒水、裝水后，有害元素積累越來越多，并能再次溶于水中，當(dāng)人們飲用后就進(jìn)入人體，從而引起人體慢性中毒甚至可致癌和致畸，嚴(yán)重危害人體健康。

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