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技术支持
反渗透/纳滤基本原理
2013-1-20

半透膜

半透膜是具有选择性透过性能的薄膜。当液体或气体通过半透膜时,一些组分透过,而另外一些组分被截留。实际上半透膜对于任何组分都有透过性,只是透过的速率相差很大。在反渗透过程中,溶剂(水)的透过速率远远大于溶解在水中的溶质(盐分)。通过半透膜实现了溶剂和溶质的分离,得到纯水以及浓缩的盐溶液。

 

渗透

渗透是当流体在跨越半透膜屏障时的一种自然过程。如果将一箱纯水用一张半透膜垂直分为两部分,纯水与理想半透膜的两面以相同的温度和压力接触,在这样的条件下没有跨越半透膜的水的流动产生,因为在膜两侧的化学势完全相等。如果在其中一侧加入溶解性盐,盐溶液一边的化学势降低了。纯水便会向盐溶液一侧渗透,从而产生一个渗透流,直到化学势的平衡重新建立为止。

 

渗透压

按照科学术语,在半透膜的两边存在一个“化学势”(离子或溶质分子的浓度差)的差值,通过溶液的渗透过程对化学势差进行补偿。当平衡重新建立时,在半透膜的两侧形成了一个水位差即静压差,这个压力差便是渗透压。渗透压是溶液本身的性质,取决于溶液浓度,与半透膜没有关系。

 

反渗透膜工作原理

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象为渗透。当渗透达到平衡时,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压差,此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质,即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时,溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反,开始从浓溶液向稀溶液一侧流动,这一过程称为反渗透。反渗透是渗透的一种反向迁移运动,是一种在压力驱动下,借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法,它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩,其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中,用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除,以获得高质量的纯净水。

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