１、反渗透（ＲＯ）技术简介

（１）反渗透的历史

反渗透技术起源于美国，最初目的是为载人航天飞机提供人体废水净化后循环使用的净化设备．这项技术在美国航天器中的应用得到了令人满意的成功．在此以后，美国原子能研究中心和净水工业界对该项净水技术的其它应用投入大量人力和资金，进行了广泛的研究．至90年代，反渗透技术在海水淡化、电厂锅炉补水、电子工业生产用高纯水、科学研究用高纯水、医疗用高纯水和饮用水等生产方面都得到了广泛的应用。

（２）渗透与反渗透

在一个Ｕ型管的底部安装一个半透膜，将Ｕ型管隔离为两部分。假设这里所用的半透膜只允许水分子透过。如果在该Ｕ型管的两端分别加入等体积的纯水和盐水，此时纯水将透过半透膜向盐水方向渗透，盐水端的水位将升高，而纯水端的水位将降低。这一现象称为渗透现象。一定时间以后，两端的水位将不再继续变化。这时盐水和纯水两端水位差△所代表的压力称渗透压。

图1  反渗透过程示意图

如果在上述盐水端增加压力Ｐ，纯水将从盐水端透过半透膜渗透到纯水端。如果仅在盐水端加入被盐类或其他物质污染的污染水并在该端施加大于渗透压的压力，就可以在另一端得到纯水，从而实现从污染水中提取纯水的过程。这个过程是反渗透过程。

反渗透纯化过程是指水分子在压力作用下透过反渗透膜而与杂质分离的过程。反渗透膜是反渗透技术的关键。

（３）反渗透膜的功能

Ⅰ．电排斥机能：反渗透膜表面的电性可以将溶于水中的正负带电离子排斥开，而使不带电的水分子在压力作用下透过。因此，经反渗透法净化的纯水不含如铅、砷、镉、汞、铬、钙、镁、钠等各种金属离子，不含如氟、氯、硝酸根、亚硝酸根、硫酸根等各种阴离子和其它所有带电离子。俗称水碱（钙、镁盐等）以及使水产生苦、咸味的盐分等均可以被除去。

Ⅱ．超微过滤机能：反渗透膜中有众多的微孔，这些微孔的直径为0.0005微米，与水分子的直径相当，水分子可以通过。最小的细菌和病毒的直径分别0.2和0.02微米，杀虫剂666的直径约为0.0015微米．因而，这些污染物和其它生物污染物以及众多的有机污染物包括热源物质等均因不能通过反渗透膜，而与纯水分离。对于锅炉补给水、医用注射用水和超纯水等，二氧化硅含量相当重要。反渗透可以提供超微过滤机能除去二氧化硅。

离子交换在清除细菌、病毒、热源物质、二氧化硅等方面无法与反渗透相比。

另外，盐类在水中是以水合离子形式存在的，而这些水合离子的体积一般比水分子大10－25倍，因此，除了以上提及的电排斥机能外，反渗透膜也可以通过其超过滤机能除去溶解的盐类。

Ⅲ．自我清洗机能：一般滤水设备在除去污染物的同时，将这些污染物留在其中。在此后过滤的水都要经过这些污染物，从而对水产生再次污染。同时，细菌也会在滤水器中繁殖，对水产生生物再污染。与此不同，反渗透在净水过程中将污染物全部留在被排除的废水中，以实现自我清洗机能。

图2简单地说明了半透膜的净水过程。

图２　　反渗透净水过程示意图

（４）反渗透膜出水量与温度的关系

反渗透设备出水量与原水水温有相当密切的关系。一般地说温度每升高一度，同样的反渗透膜在压力不变的情况下，出水量将增加３－４％。图３表示了复合反渗透膜产水率与温度的关系。

图中25℃时产水率为1.0，12℃时为0.66。换句话说，同样数量的反渗透膜，在12℃时出水量是20吨,在25℃时出水量将为约30吨。反之如果一组反渗透膜在25℃出水量为20吨，那么在12℃时将仅为约13.2吨。（如图）

图３　复合反渗透膜产率与温度关系图

（５）反渗透膜出水量与压力的关系

反渗透设备出水量与加在反渗透膜上的有效压力成正比关系。该有效压力是高压泵压力与原水渗透压的差值。总盐度是1000ppm的原水渗透压约0.6 kg/cm2。膜生产厂用于测试工业用普通水反渗透膜用反渗透纯净水加2000ppm氯化钠。在此盐度下，压力每增加１kg/cm2，出水量约增加８％。相对关系见图４。

图４复合反渗透膜产率与压力关系图

（出厂测试压力225psi，TDS=2000ppm）

通过增加压力来提供反渗透膜出水量一般是有限度的。主要决定于泵、高压管路承压能力和压力容器的承压能力。另外在增加压力来提供出水量的同时也减低了反渗透膜的寿命。对于一般水，压力选择在8.1－14kg/cm2（130－200psi），特殊情况时可高达17.5kg/cm2（250psi）。

（６）反渗透膜出水量与反渗透膜使用时间的关系

对于正常使用的反渗透膜随着反渗透膜的使用时间，反渗透膜的出水量将逐渐减少。这一现象在反渗透被使用的前几个月较为明显。参见图５。

值得指出的是，以上现象不包括由于反渗透膜结垢带来的出水

量减低。

图５　复合反渗透膜产率与膜使用时间关系图

２、反渗透纯水系统工艺流程图

图6反渗透纯水设备工艺流程图