海水淡化反渗透膜效率

A. 反渗透法进行海水净化技术

反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10A左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97%-98%）。反渗透是目前高纯水设备中应用最广泛的一种脱盐技术，它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物；反渗透（RO）、超过滤（UF）、微孔膜过滤（MF）和电渗析（EDI）技术都属于膜分离技术。
近30年来，反渗透、电渗析、超过滤和膜过滤已进入工业应用，主要应用于电子、化工、食品、制药及饮用纯水等领域。
反渗透工作原理
1.
渗透及渗透压
渗透现象在自然界是常见的，比如将一根黄瓜放入盐水中，黄瓜就会因失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分，在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了。我们把水分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫做渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。
2.
反渗透现象和反渗透净水技术
在以上装置达到平衡后，如果在盐水端液面上施加一定压力，此时，水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程这一现象被称为反渗透现象。
如果将盐水加入以上设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，我们就可以在另一端得到纯水。这就是反渗透净水的原理。
反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。
简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。
在水中众多种杂质中,溶解性盐类是最难清除的。因此，经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果。反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。反渗透海水淡化只是RO反渗透技术应用的一种

B. 反渗透技术的技术优点

①反渗透膜的性能明显提高。1978年成功地开发了海水淡化复合膜（采用脂肪族聚酰胺复合物为材料）至今，经过近20年的不断发展，海水淡化反渗透复合膜的性能已经有了较大的提高，反渗透复合膜系采用芳香族聚酰胺的材料，特征水通量是1978年的2倍，盐的透过率大约为1978年的四分之一。如此的技术进步使得海水淡化制取饮用水从原来的二级流程简化为一级流程，且膜的价格稳中有降。
②功交换器的研制成功。据报导，一种新型能量回收装置已经成功地用于NewProvidece岛13600m3/d和Cayman岛的5000m3/d海水反渗透淡化系统上。这种能量回收装置称为功交换器，将排放的浓盐水压力传给补给海水，转换效率高达89%~96%.由于浓盐水的能量回收充分，据测算系统的吨水能量消耗仅为2.6kW·h.这种功交换器是1998年反渗透海水淡化技术的一个新里程碑，更为意义重大的是该数据是从商业规模的淡化装置上得来的。
③段间能量回收透平的成功应用。
④微滤技术用于海水预处理。鉴于传统地加入化学药剂和二级过滤的预处理技术不一定能很好地去除进料海水中的胶体类物质，提出了利用膜处理作为反渗透预处理工艺流程。该流程的核心是采用大孔径中空纤维超滤或微滤膜，超滤膜的截留分子量为（10~20）×104u，微滤膜的孔径为0.2μm。
经过一定的工业规模运行，膜技术的预处理工艺已经基本成熟，并具有如下两个新颖性能：
1. 可自动、频繁脉冲式冲洗中空纤维管（某些型号采用反洗），其特点是通过短时间的停运来保持稳定的产水通量。2. 可在一很低的横流速度下工作，甚至可以在单向流动状态下工作（全流过滤）。

C. 反渗透是如何进行海水淡化的

反渗透技术在海水淡化中的应用是一种高效且环保的方法。通过使用特制高压水泵，将海水加压至6至9公斤，使其在高压作用下通过孔径仅为0.0001微米的逆渗透膜。这一过程中，海水中的化学离子、细菌、病毒、热原水等杂质被阻挡在外，而小于0.0001微米的水分子和氧气分子则能够顺利通过，从而获得纯净的淡水。

逆渗透膜是反渗透技术的核心组件，它由一层具有高度选择透过性的半透膜构成，能够有效过滤掉水中的有害物质。在海水淡化过程中，原水首先经过预处理，去除其中的大颗粒杂质和部分盐分，以减少膜的负担，延长其使用寿命。然后，加压后的海水在压力作用下通过逆渗透膜，使纯净水透过，而盐分等杂质则被阻挡在膜的另一侧，形成浓盐水。

与传统的海水淡化技术相比，反渗透技术具有更高的效率和更少的能耗。由于其独特的膜分离机制，反渗透能够有效去除水中的各种污染物，包括重金属、有机物、细菌和病毒等，确保产出的淡水符合饮用水标准。此外，反渗透技术还可以根据实际需求灵活调整产水量，适应不同的应用场景。

尽管反渗透技术在海水淡化中展现出诸多优势，但其运行过程中仍需关注膜的维护与清洗。定期清洗和更换膜组件是确保系统稳定运行的关键。随着技术的不断进步，未来反渗透技术将在更多领域发挥重要作用，为解决全球淡水资源短缺问题提供有力支持。