1.反滲透和反滲透膜的特點
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分離物質。如果用一張只能透過水而不能透過溶質的半透膜將兩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移,這一現象稱滲透。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元。溶液的滲透壓與溶液的濃度、電解質的離子數、溫度等因素有關。滲透過程達到衡后,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側,這一過程就稱為反滲透。
由此可見:a.反滲透也是以壓力差作 反滲透膜
推動力的膜分離過程,且其操作壓力高于溶液的滲透壓;b.反滲透膜是一種高選擇性和高透水性的半透膜。
其制備材料主要有醋酸纖維素、芳香族聚酰聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚醚酮、聚芳醚酮、聚四氟乙烯等。目前研究得比較多和應用比較廣的是醋酸纖維素膜和芳香族聚酰胺膜兩種。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。
反滲透膜大部分為致密不對稱膜,孔徑小于0.5nm,流體阻力較大,因此,分離過程所需的壓力很大(一般為2~10MPa,大于溶液的滲透壓),因而對設備結構的要求也高??山亓舴肿恿啃∮?00的所有溶質分子和離子(對NaCl的截留率在98%以上),而僅讓水透過膜,出水為無離子水。
反滲透裝置與超濾裝置相似,也是由多孔性支撐體和膜構成,裝在堅固的殼內,有板框式、管式、卷式和中空纖維式等。其界面影響與超濾相似,不能濾過膜的溶質分子在膜表面的濃聚容易形成濃度極化現象,使通水量急劇減少。
2.反滲透在水處理中的應用
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,由于能夠截留所有的離子、有機物、細菌、膠體粒子和發熱物質,在海水和苦咸水的脫鹽淡化、超純水制備、廢水處理等方面已經廣泛應用,并具有其他方法不可比擬的優勢。在廢水處理領域,反滲透主要用于去除重金屬離子,其中貴重金屬被濃縮回收,滲透水也能重復利用。如電鍍廢水的處理、照相洗印廢水的處理、酸性尾礦水的處理等。另外,反滲透在造紙廢水、印染廢水、石油化工廢水、醫院污水處理和城市污水的深度處理中也都獲得了很好的效果。
3.反滲透與微濾、超濾、納濾的比較
微濾、超濾、納濾與反滲透都是以壓力差為推動力使溶劑通過膜的分離過程,它們組成了分離溶液中的固體微粒、分子到離子的三級膜分離過程。一般來說,分離溶液中分子量化于500低分子物質和所有離子應該采用反滲透膜;分離溶液中分子量介于200~1000之間的小分子和高價鹽分子最好選擇納濾膜;分離溶液中分子量大于 500分子或極細的膠體立子可以選擇超濾膜;而分離溶液中直徑為o.1~10pm的粒子應該選微孔膜。以上關于反透膜、納濾膜、超濾膜和微孔膜之間的分界并不是十分嚴格和明確的,它們之間可能存一定的相互重疊。
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