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反滲透液體分離技術的特點及應用領域

文章出處：網責任編輯：作者：人氣：-發表時間：2016-08-04 15:33:00

反滲透技術是一項當前較為先進液體分離技術，目前已廣泛應用于眾多領域，具有操作簡便，能耗低，無二次污染等優點。本文論述了反滲透技術的原理和特點，介紹了反滲透技術在各領域的應用，并對反滲透技術的研發重點以及發展趨勢進行了探討與展望。

反滲透技術是利用反滲透膜對溶液的選擇透過性以及外界推動力的作用而克服滲透壓以使溶劑通過滲透膜的逆向分離過程。該技術于20世紀60年代被廣泛應用于海水和苦咸水的脫鹽，與蒸餾法并稱為海水的兩大淡化技術。我國于20世紀70年代開始嘗試用反滲透技術制取脫鹽水，但因膜質量以及脫鹽率較低而未能得到大范圍推廣。近年來，隨著反滲透技術的迅猛發展，其已在環境工程、市政給水、食品工程等領域得到廣泛應用。

1反滲透原理

反滲透技術是一種逆向分離過程，完成反滲透分離過程需滿足兩個條件： 1.操作壓力必須大于溶液的滲透壓;2.反滲透膜需要有較良好的選擇性及脫水性。反滲透膜表面具有直徑小于lnm的微孔，故可對無機鹽、溶解性有機物、溶解性固體以及膠體保持極高的去除率。但反滲透膜對原水pH、以及溫度較為敏感，故進水pH應控制在4一10之間，水溫小于40℃。原水進入反滲透系統前需進行預處理，待原水水質條件滿足反滲透膜處理要求之后，利用加壓泵將原水送入膜組件，使原水經過反滲透膜成為產水，原水中的無機鹽、有機物等被截留在進水一側而形成濃液。濃液可被回收或進行再處理。

2反滲透特點

反滲透技術在處理手段上屬于物理法，具有很多優點:（1）反滲透操作僅依靠壓力作為推動力，相對于其它傳統物理處理手段具有低的能耗;（2）反滲透在室溫環境下即可進行，無需發生相變;(3)無需使用化學處理試劑，無化學廢液的排放，幾乎沒有環境污染;(4)操作設備所需空間較小，設備占地面積小，操作簡單，無需頻繁維護。

3反滲透的應用

3.1海水淡化

反滲透技術于20世紀60年代應用到海水脫鹽田，是目前海水淡化的一項主流技術，近十年來發展極為迅速。目前全球海水淡化裝置中有30%采用反滲透技術，利用反滲透技術去除海水中99%以上的鹽離子以獲得飲用水。進入21世紀后，能量回收技術迅猛發展，這使得反滲透技術的生產成本急劇降低，并且提高了反滲透系統的能源使用效率。另外，高通量反滲透膜以及大直徑卷式膜組件等新型反滲透膜組件的出現也使系統的運行成本得到降低。隨著反滲透系統的各個階段的不斷優化，反滲透在海水淡化方面的生產成本以及能量利用效率的優勢將會更加明顯。

3.2純水、超純水的制備

純水與超純水在現代工業中是一種極其重要的生產原料，在化工、電子、半導體、等領域有著廣泛的應用，我國在20世紀80年代開始將反滲透與離子交換相結合應用在純水與超純水的制備中，與單純的離子交換技術相比，其節約酸堿消耗

量約90％，樹脂再生周期造水量提升近20倍，總體造水成本下降約30%。由于其具有可觀的經濟效益與環保效益，目前反滲透膜工藝純水、超純水制備系統的市場占有率已在95%以上。

3.3城市污水的深度處理

反滲透技術在城市污水的深度處理的應用在眾多國家受到高度重視。許多缺水國家在利用反滲透淡化海水的同時將該技術引入污水的二級處理以擴大淡水水源。悉尼在舉行奧運會期間，各體育場館日產廢水2200噸，利用微濾系統對所產生污水進行深度處理后得到沖廁用中水，部分中水再經反滲透系統處理用于場地周邊綠化。此舉節約了大量自來水，并大大減少了市政污水處理負擔，充分展現了綠色奧運理念。

4反滲透技術研究重點及發展趨勢展望

4.1操作壓力的降低

由于反滲透分離的主要動力為壓力，操作壓力的大小直接決定著生產能耗的大小。目前，在海水淡化生產中反滲透所需的壓力成本遠大于膜組件成本。因此，降低操作壓力，提高膜通量成為當前反滲透技術的一個研發熱點。目前降低操作壓力的一個較為實際可行的方法是對于出水要求不太嚴格的廢水處理，將反滲透膜置換為納濾膜，這樣可在保證出水水質的前提下降低能耗。

4.2膜污染問題

反滲透技術應用于城市污水處理時，其作用原理是利用空間排阻作用及電荷斥力來移除水中的化合物。若使用時間較長或污水負荷過大，膜表面便易形成沉積層，降低膜性能。為此膜污染的防治、膜清洗工藝與膜清洗劑的開發、預處理工藝的優化將會是反滲透系統應用于污水處理領域的關注重點。

4.3設備防腐問題

反滲透技術應用于海水淡化與苦咸水脫鹽時，由于兩者的原水都具有鹽離子濃度極高的特點，故設備難免被腐蝕。當下建成投產的反滲透海水淡化工程中，大部分的設備及管道都發生了明顯的銹蝕。腐蝕問題若不能得到妥善的解決則會嚴重影響系統的使用壽命以及淡化效率。故在今后的研究過程中，系統防腐問題將會得到廣泛重視。

4.4處理工藝的改進

在純水及高純水制備領域，由于制備工藝的不斷進步，在過去廣泛使用的陰陽離子交換工藝已逐漸被反滲透技術取代，混合離子交換技術則被電去離子工藝取代，目前已形成反滲透十電去離子混合工藝。該混合工藝在實際生產運行中體現出使用方便、出水質量高、無酸堿廢液排放等優點。反滲透技術在今后各領域中生產工藝的改進優化將勢必成為未來反滲透技術的主流發展趨勢。