反滲透(簡稱RO)是膜分離技術(shù)的一種,它依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑和溶質(zhì)分離的特性工作。反滲透設(shè)備是將原水經(jīng)過多介質(zhì)過濾器、軟化器、保安過濾器等,再通過泵加壓,利用孔徑為1/10000μm的反滲透膜(RO膜),使較高濃度的水變?yōu)榈蜐舛人?,同時將工業(yè)污染物、重金屬、細(xì)菌、病毒等大量混入水中的雜質(zhì)全部隔離,從而達(dá)到純化凈化目的的一套設(shè)備。
(1)反滲透設(shè)備在工作中需要注意的幾個問題:
① 硬度的影響 鈣鎂離子的鹽類,如碳酸鈣、硫酸鈣,在水中只有很小的溶解度,在反滲透膜的正常工作中,由于工作水在膜中被濃縮,各種鹽類也會被濃縮,當(dāng)?shù)竭_(dá)鹽類的飽和濃度時,就會在系統(tǒng)中產(chǎn)生水垢,使膜的水通量下降,脫鹽率降低,膜系統(tǒng)的壓差增加,嚴(yán)重影響膜的使用。
② 膠體物質(zhì)的影響 水中的膠體物質(zhì)主要有黏土、膠體硅、金屬的氧化物(氧化鐵、氧化鋁)等,它們會在膜的工作層形成膠體污堵或水垢,同樣會嚴(yán)重影響元件的性能,造成產(chǎn)水量下降、脫鹽率降低、膜系統(tǒng)的壓差增加。
③ 有機物的影響 水中的有機物在膜表面上的吸附會形成有機物垢,引起水通量的降低,特別嚴(yán)重的是不能清洗的;而有機物在前處理中不容易被清除,因此選擇反滲透的水源時應(yīng)給予重視。
④ 氧化性物質(zhì)的影響 大多數(shù)低壓反滲透膜都是復(fù)合膜,膜的工作表層容易被氧化性物質(zhì)所氧化而迅速破環(huán),因此復(fù)合型反滲透膜嚴(yán)禁輸入氧化性物質(zhì),對自來水中的游離氯要有去除措施,保證游離氯低于0.1ppm,其他氧化性物質(zhì)還有二氧化氯、臭氧、氯氣、漂白粉等。
⑤ pH值的影響 各種反滲透膜都有自己使用的pH值的范圍。超出其范圍可能會造成膜的降解等破環(huán)性的問題、因此使用中應(yīng)密切注意進水pH值和設(shè)備使用的pH值的范圍。
⑥ 水溫的影響 反滲透膜對溫度的變化反映非常明顯,水溫越高,水通量約大,但脫鹽率會降低,水溫越低,水通量越低,因此使用中會遇到水溫與水量的變化,這是正常的變化。
⑦ 進水鹽濃度的影響 進水鹽濃度越高,其滲透壓也越大,工作時保證水通量需要提供的壓力也越高,當(dāng)滲透壓與高壓泵的出水壓力相等時,系統(tǒng)就不再產(chǎn)水,同時進水中的鹽濃度越高、產(chǎn)水的含鹽量就越高。
⑧ 壓力的影響 膜系統(tǒng)的制水工作是依據(jù)反滲透原理進行的,當(dāng)進水壓力越大時,系統(tǒng)的產(chǎn)水量就越大,因此調(diào)節(jié)壓力是調(diào)節(jié)產(chǎn)水量的一個有效方法。
反滲透膜的孔徑*小,在2~3nm以下。除了水分子外,其他所有雜質(zhì)顆粒(包括離子)都不能通過反滲透膜,因此反滲透膜分離得到的水為純凈水。反滲透技術(shù)已經(jīng)廣泛用于海水淡化、苦咸水脫鹽、工業(yè)給水高純水的制備(電子工業(yè)用水、鍋爐給水等),近年來迅速發(fā)展起來的飲用純凈水、*直飲水的核心技術(shù)就是反滲透。反滲透技術(shù)的操作壓力較高。須超過所處理水的滲透壓。對于海水淡化,操作壓力一般在3MPa以上,對于用自來水制備飲用純凈水,操作壓力一般在1MPa以下(根據(jù)原水含鹽量、純水回收率、膜特性而確定,一般家用反滲透膜0.6MPa左右,工業(yè)反滲透膜1MPa左右)。
(2)反滲透膜工作原理
對透過物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜,一般將只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的薄膜稱之為理想半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置于半透膜的兩側(cè)時,稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動,這一現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透達(dá)到平衡時,濃溶液一側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一個壓差,此壓差即為滲透壓。
滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì),即與溶液的種類、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在溶液一側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時,溶劑的流動方向?qū)⑴c原來的滲透方向相反,開始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動,這一過程稱為反滲透。
反滲透是滲透的一種反向遷移運動,是一種在壓力驅(qū)動下借助于半透膜的選擇截留作用將溶劑中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法,它已廣泛應(yīng)用于各種溶液的提純與濃縮,其中*普通的應(yīng)用實例便是在水處理工藝中,用反滲透技術(shù)將原水中的無機離子、細(xì)菌、病毒、有機物及膠體等雜質(zhì)去除,以獲得高質(zhì)量的純凈水。
反滲透膜是為了實現(xiàn)水溶液的反滲透現(xiàn)象,采用特殊工藝人工合成的一種半透膜。反滲透膜的孔徑為0.0001μm,只有水溶液中的溶劑——水能通過,而其溶質(zhì)不能通過反滲透膜。病毒的直徑為0.02~0.4μm,細(xì)菌的直徑是0.4~1.0μm,因此,經(jīng)過反滲透膜的水是真正意義上的純凈水。