滲透壓原理半透膜

A. 滲透壓是什麼

滲透壓的定義是恰好能阻止滲透發生的施加於溶液液面上方的額外壓強稱為滲透壓力。

滲透壓說白了就是壓強，是生物體內滲透作用的必要條件。如果存在半透膜且膜兩側的溶液濃度不相等，及生物膜兩側滲透壓不同，水分子就會由滲透壓小的一方向滲透壓大的一方自由擴散，這種現象叫滲透。

半透膜兩側的溶液，當存在濃度差的時候，高濃度的成分就會向半透膜另一側滲透。

例如腌黃瓜。黃瓜皮就是半透膜。在水分充足的鮮黃瓜皮外覆蓋一層鹽粒，鹽粒融化為鹽溶液後，其中鹽的濃度遠遠高於黃瓜內部鹽的濃度，而黃瓜內部水的濃度則遠遠高於外部鹽溶液中水的濃度。

於是，外部的鹽透過黃瓜皮進入黃瓜，內部的水透過皮滲出。滲透壓原理可以理解為，由於半透膜兩側物質（低分子物質）濃度差異化而帶來化學勢差異，在化學勢的驅使下實現物質在半透膜兩側由高濃度區向低濃度區的自發性遷移。

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一、影響因素：

1877年德國植物學家弗菲爾（Pfeffer）根據其實驗數據發現兩條規律：

1、在溫度一定時，稀溶液的滲透壓力與溶液的濃度成正比；

2、在濃度一定時，稀溶液的滲透壓力與熱力學溫度成正比。

二、意義：

假設細胞半徑為R，由於滲透壓膨脹變為R+dR，這樣面積的增加為dA=8πRdR，其能量消耗為Σ×dA。如要讓細胞膨脹達到平衡，就是讓自由能pdV 等於表面張力，通過計算可以得到拉普拉斯公式：Σ=Rp/2。

如果紅細胞在純水中，阻止水進入細胞的壓強為300pa，假設細胞直徑10μm，對細胞來說有多大呢？代入估算的p 得到Σ=10－5m×300pa/2=1.5×10－3Nm－1。這個力足夠撕開真核細胞，將細胞摧毀。所以不能用純水來稀釋紅細胞，這樣他們會爆裂，即溶胞。

B. 反滲透膜的原理是什麼

1. RO反滲透膜是一種對透過的物質具有選擇性的半透膜，只能透回過溶劑而不能透過溶質答的薄膜稱之為理想半透膜，RO反滲透膜基本上算是理想的半透膜。當相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置於RO反滲透膜的兩側時，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發地向濃溶液一側流動，這一現象即為滲透。

2. 當滲透達到平衡時，濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個壓差，此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決於溶液的固有性質，即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關而與半透膜的性質無關。若在濃溶液一側施加一個大於滲透壓的壓力時，溶劑的流動方向將與原來的滲透方向相反，開始從濃溶液向稀溶液一側流動，這一過程稱為反滲透。

3. 反滲透是滲透的一種反向遷移運動，是一種在壓力驅動下，藉助於反滲透膜選擇性截留作用將溶液中的溶質與溶劑分離。RO反滲透膜已廣泛應用於各種液體的提純與濃縮，其中最普遍的應用實例便是在水處理工藝中，用反滲透技術將原水中的無機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質去除，以獲得高質量的純凈水。

C. 什麼是半透膜

半透膜是一種根據粒子的直徑大小進行選擇性的通過，只給某種分子或離子擴散進內出的薄膜，而大分子粒容子是不被允許通過的。

半透膜是一種只允許離子和小分子自由通過的膜結構，生物大分子不能自由通過半透膜，其原因是半透膜的孔隙的大小比離子和小分子大但比生物大分子如蛋白質和澱粉小。半透膜在化學中只允許溶液通過，膠體和濁液均不能通過。分散質粒子直徑濁液：大於100nm；膠體：1~100nm；溶液：小於1nm 。

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在日常生活中，常見的半透膜有雞蛋膜、雞的嗉囊、魚鰾、蠶豆種皮、玻璃紙、青蛙皮、動物膀胱、腸衣、蛋白質膠膜，火棉膠膜以及其他一些可從生物體上剝離的薄膜類物質。 活細胞內的生物膜只允許水分子自由通過，它所選擇的離子、小分子物質可以通過，而其他的離子、小分子和大分子不能透過，是嚴格的半透膜。細胞喪失活力後生物膜的選擇透過能力喪失。

D. 滲透能的半透膜

半透膜(semipermeable membrane)，是一種只抄允許某種分子或離子擴散進出的薄膜，一種只允許離子和小分子自由通過的膜結構，也就是一種對不同質點的通過具有選擇性的薄膜。例如細胞膜、膀胱膜、羊皮紙以及人工製造的膠棉薄膜等。半透膜用於滲透溶膠和測定滲透壓強等。生物吸取養分也是通過半透膜進行的。使用高分子材料採用特殊工藝製成的半透膜，只允許水分子透過，而不允許溶質通過。使用高壓泵使處於半透膜一側的原水壓力超過滲透壓力時，原水中的水分子就能夠滲透過半透膜進入另一側，從而獲得純凈水。而原水中的溶解與非溶解的無。

E. 反滲透水處理的原理

一、工作原理：

反滲透設備的系統除鹽率一般為98-99%.這樣的除鹽率在大部分情況下是可以滿足要求的.在電子工業、超高壓鍋爐補給水、個別的制葯行業對純水的要求可能更高。此時單級反滲透設備就不能滿足要求。



滲透現象在自然界是常見的，比如將一根黃瓜放入鹽水中，黃瓜就會因失水而變小。黃瓜中的水分子進入鹽水溶液的過程就是滲透過程。如果用一個只有水分子才能透過的薄膜將一個水池隔斷成兩部分,在隔膜兩邊分別注入純水和鹽水到同一高度。過一段時間就可以發現純水液面降低了，而鹽水的液面升高了。我們把水分子透過這個隔膜遷移到鹽水中的現象叫做滲透現象。鹽水液面升高不是無止境的，到了一定高度就會達到一個平衡點。這時隔膜兩端液面差所代表的壓力被稱為滲透壓。滲透壓的大小與鹽水的濃度直接相關。

在以上裝置達到平衡後,如果在鹽水端液面上施加一定壓力，此時，水分子就會由鹽水端向純水端遷移。液劑分子在壓力作用下由稀溶液向濃溶液遷移的過程這一現象被稱為反滲透現象。如果將鹽水加入以上設施的一端，並在該端施加超過該鹽水滲透壓的壓力，我們就可以在另一端得到純水。這就是反滲透凈水的原理。反滲透設施生產純水的關鍵有兩個，一是一個有選擇性的膜，我們稱之為半透膜，二是一定的壓力。簡單地說，反滲透半透膜上有眾多的孔，這些孔的大小與水分子的大小相當，由於細菌、病毒、大部分有機污染物和水合離子均比水分子大得多，因此不能透過反滲透半透膜而與透過反滲透膜的水相分離。在水中眾多種雜質中,溶解性鹽類是最難清除的.因此,經常根據除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果.反滲透除鹽率的高低主要決定於反滲透半透膜的選擇性。目前，較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達99.7%
二、反滲透優點:

連續運行，產品水水質穩定

無須用酸鹼再生

不會因再生而停機

節省了反沖和清洗用水

以高產率產生超純水(產率可以高達95%)

無再生污水，不須污水處理設施

無須酸鹼儲備和酸鹼稀釋運送設施

減小車間建築面積

使用安全可靠，避免工人接觸酸鹼

減低運行及維修成本

安裝簡單、安裝費用低廉

F. 反滲透膜的原理及效果怎麼樣

反滲透膜是一種模擬生物半透膜製成的具有一定特性的人工半透膜，是反滲透技術的核回心構件。反滲透技答術原理是在高於溶液滲透壓的作用下，依據其他物質不能透過半透膜
而將這些物質和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等。系統具有水質好、耗能低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優點。
反滲透膜應具有以下特徵：(1)在高流速下應具有高效脫鹽率;(2)具有較高機械強度和使用壽命;(3)能在較低操作壓力下發揮功能;(4)能耐受化學或生化作用的影響;(5)受pH值、溫度等因素影響較小;(6)制膜原料來源容易，加工簡便，成本低廉。