反滲透技術在水處理中的應用

摘 要：我國是一個水資源短缺、水災害頻繁的國家，治理水污染刻不容緩，不僅要加強管理，也要對受到污染的環境進行處理，加強水污染的處理，對實現可持續發展必然有著重大的意義。為此，文章著重論述了反滲透水處理的定義、原理、影響因素、存在的問題等，希望為同行提供借鑒和參考。

關鍵詞：反滲透；技術；水處理；應用

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）8-0031-02

從20世紀60年代開始，反滲透技術日益受到人們的關注，該技術是利用半透膜和化學混合物相互接觸，通過靜壓梯度的作用，選擇性的通過某些物質，而其它物質基本不滲透，進而實現物質成分的分離。由于反滲透技術操作簡單、易于操作和掌握，其經濟成本低廉，而且反滲透技術與其它物理化學水處理技術相比，具有高效、清潔、無污染等優點，已經成為目前在水處理中使用最廣的技術。特別是在海水淡化、工業廢水處理、純水、放射性廢水、城市給水、超純水制備、城市污水處理及利用等方面得到普遍應用。

1 反滲透技術的定義及原理

1.1 概念的界定

所謂滲透是指稀溶液中的水分子自發地透過半透膜進入濃溶液的過程。滲透壓是指某溶液在自然滲透過程中，濃溶液液面不斷升高，稀溶液液面相應降低，直到兩側形成的水柱壓力抵消了水分子的遷移，溶液兩側的液面不再變化，滲透達到平衡點，此時的液柱高差稱為該溶液的滲透壓。而反滲透是指滲透平衡時，如果在濃溶液側施加一個壓力，那么濃側的溶劑會在壓力作用下向淡水一側滲透。因為這種滲透方式與自然滲透相關，所以我們稱其為反滲透。具體如圖1所示：

1.2 反滲透水處理原理

1960年由美國宇航科技研究所研發的反滲透技術，開始逐步應用到工業生產中，它是一種利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術。隨后該項技術廣泛應用于食品加工、醫藥產品、工業污水處理等多個方面。反滲透技術的原理是利用膜孔的直徑很小，計量單位為納米，通過給混合物一定的外在壓力，使得水分子通過RO膜，而其它成分則無法通過該膜，例如無機鹽、重金屬、細菌、病毒等，進而達到進化污水的作用。

比如，用一個只有水分子才能透過的薄膜將一個鹽水水池隔斷成兩部分，然鹽水液面上，施加一定的壓力，此時鹽水混合物中的水分子就會通過RO膜向另外一側遷移，這一過程我們就稱之為反滲透現象。反滲透效果的好壞，關鍵取決于以下兩個方面：其一，具有選擇性的膜，即半透膜，膜上孔的直徑大小和水分子差不多；其二，壓力的大小，適當的壓力迫使水分子通過滲透膜，與污染源分離。目前反滲透水處理技術已經取得了可喜的成績，具有較高選擇性的反滲透膜，在進行海水處理時，除鹽率可達99%以上。

2 影響反滲透水處理性能的因素

滲透水處理系統在運行過程中由于使用條件的復雜性，不夠完善的系統設計、預處理設備不恰當的配置、水處理藥劑選擇的不合適、系統水源的非正常波動以及操作過程中出現的種種問題等等因素都有可能導致系統出現故障：脫鹽率、產水量下降、進水壓力提高、單位制水能耗增加等。具體而言，影響影響反滲透水處理性能的因素有以下幾個方面（如圖2所示）：

3 反滲透水處理預處理技術分析

3.1 預處理必要性

我們進行反滲透預處理的主要目的，是為了保證膜組件良好的性能，能夠長時間的穩定工作，提高滲透膜的使用壽命。通過反滲透的預處理，可以很好的預防并解決滲透系統的污堵、結垢和膜本身發生化學變化。這里所說的污堵是指有機物和膠體在膜表面的沉積；結垢是指由于硫酸鈣、磷酸鈣、碳酸鈣等沉淀在膜表面，進而影響膜的滲透效果；而膜本身的化學變化指的是膜自身氧化和強酸、強堿的腐蝕。

3.2 水污染物的組成與預處理

①地下水：即井水，一般水質穩定，污染可能性低，水中溶解氧少，二價Fe、Mn、H2S等還原性物質多，微生物和菌類較少。僅需簡單的預處理。例如：設置多介質過濾、加阻垢劑、5 um保安過濾器即可。

②地表水：由于地表水受季節的影響很大，且非常容易受到地表的膠體和微生物的污染，因此，地表水的預處理復雜程度較高。地表水的預處理主要包括：絮凝/助凝、澄清、多介質過濾、超濾、脫氯、加酸、加阻垢劑等。

③市政和工業廢水：該廢水中還有點無機物和有機物比較豐富，這些有機物會嚴重影響反滲透膜的污水處理效果，嚴重時還會使滲透膜發生降解。所以對市政和工業廢水進行預處理時，應該從多方面進行考慮，比如進水中的酸堿度、氯化物等，可以通過過濾、脫氯、阻垢等方法進行預處理。

④循環排污水：因為該進水具有PH值高、硬度大、堿度高的特點，經過循環系統濃縮后的水源一級處于高度飽和狀態，各種雜質、微生物、細菌、有機物等含量都很高，因此，在進行預處理時一定要慎重選擇預處理方法，以免影響水處理效果，甚至污染水源。

4 反滲透水處理應注意的問題

雖然反滲透水處理技術與以前相比，已經取得了顯著成績，但是在具體是操作過程中，依然還有很多值得我們注意的問題，具體如下：①強化反滲透預處理。為了避免堵塞反滲透系統，原水應經預處理以消除水中的懸浮物，降低水的濁度；②反滲透過程中，可以進行物理殺菌，防止菌和微生物繼續生長繁殖。③污染指數的監測。因為在利用RO膜技術對水進行處理時，對源水中的懸浮物要求很高，因此，我們常常用污染指數來衡量源水被懸浮物污染的程度的高低。一般而言，源水的污染指數不宜大于5，污染指數以小于3為宜。④在水處理過程中，我們還應該充分考慮源水的PH值。不同的滲透膜有其自己的最佳PH值。因此，應該根據不同膜對PH的要求，調節進水的pH值。⑤反滲透水處理進水的溫度是否合適，也應該引起我們的高度重視。反滲透膜透水量的大小與進水水溫成正比，但是并不是溫度越高越好，溫度過高會加快醋酸纖維素膜的水解速度，而且還會使滲透膜變軟，影響反滲透效果。我們一般應該將進水溫度控制在20～40 ℃之間最好。

5 結 語

總而言之，隨著科學技術的進步，反滲透水處理技術也日趨成熟，未來反滲透技術必將與納濾、超濾、微濾、EDI等方面有機結合，充分發揮不同滲透膜在分離技術中的作用，逐漸形成一個完整的、系統的、科學的體系。我們相信反滲透膜分離技術的發展潛力巨大，其日后所應用的范圍也越來越廣，為我國工業的發展發揮重要作用。

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