反滲透膜：原理、應(yīng)用與維護全解析

反滲透膜的定義與原理

反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反滲透技術(shù)的核心構(gòu)件。反滲透技術(shù)原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜，而將這些物質(zhì)和水分離開來。在有鹽分的水中（如原水），施以比自然滲透壓力更大的壓力，使?jié)B透向相反方向進行，把原水中的水分子壓到膜的另一邊，變成潔凈的水，從而達(dá)到除去水中雜質(zhì)、鹽分的目的。反滲透又稱逆滲透，是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側(cè)得到淡水，在高壓側(cè)得到鹵水。

反滲透膜的性能特點

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。它能截留大于0.0001微米的物質(zhì)，是最精細(xì)的一種膜分離產(chǎn)品，能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機物，同時允許水分子通過。反滲透通常使用非對稱膜和復(fù)合膜，所用的設(shè)備主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備。稀溶液的滲透壓也有相應(yīng)的計算公式，溶劑的滲透速率即液流能量N為：N = Kh(Δp－Δπ) （式中Kh為水力滲透系數(shù)，隨溫度升高稍有增大；Δp為膜兩側(cè)的靜壓差；Δπ為膜兩側(cè)溶液的滲透壓差）。稀溶液的滲透壓π為：π = iCRT（式中i為溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù)；C為溶質(zhì)的摩爾濃度；R為摩爾氣體常數(shù)；T為絕對溫度）。

反滲透膜的應(yīng)用領(lǐng)域

• 民用領(lǐng)域：RO膜民用方面最多是用于純水機方面，作為純水機凈化的過濾裝置之一，在自來水到凈水的過濾中起了最核心的作用。RO膜能夠有效的去除水中鈣、鎂、細(xì)菌、有機物、無機物、金屬離子和放射性物質(zhì)等，經(jīng)過該裝置凈化出的水晶瑩清澈、甜美甘醇。該裝置適用于家庭和賓館、酒店、醫(yī)院等企事業(yè)單位飲用凈水使用。
• 工業(yè)領(lǐng)域：在工業(yè)生產(chǎn)中，水處理是一個核心環(huán)節(jié)，反滲透膜發(fā)揮著重要作用。水質(zhì)提升方面，通過反滲透膜，可以將水中的溶解性雜質(zhì)、離子 、有機物等去除，提高水質(zhì)，滿足工業(yè)生產(chǎn)對水質(zhì)的高要求。水量保障上，在電力、鋼鐵、化工等行業(yè)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，使用反滲透膜可以有效地降低循環(huán)水中的雜質(zhì)含量，從而降低設(shè)備的故障率和維修成本。節(jié)能環(huán)保角度，反滲透膜分離技術(shù)可以在低能耗的情況下實現(xiàn)高效的水質(zhì)提升，降低生產(chǎn)成本的同時也降低了對環(huán)境的影響。還能提供定制化解決方案，針對不同行業(yè)和不同需求，可以定制不同類型的反滲透膜，以滿足各種復(fù)雜的水處理需求。在電子、醫(yī)藥、食品等行業(yè)，反滲透膜用于制備高純度的水。
• 海水和苦咸水淡化：利用反滲透膜可以把海水中的鹽分和雜質(zhì)去除，得到可飲用的淡水，為沿海地區(qū)和島嶼提供了重要的水資源解決方案。
• 廢水處理：將反滲透膜技術(shù)應(yīng)用于廢水處理中，能夠有效地截留廢水中的有害物質(zhì)，使廢水得到凈化，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

反滲透膜的類型及區(qū)別

反滲透膜根據(jù)工作壓力的不同，可分為高壓反滲透膜和低壓反滲透膜。高壓反滲透膜需要更高的工作壓力，因此需要配備高壓泵和大型設(shè)備。其過濾效率更高，能夠過濾掉更小的雜質(zhì)和有害物質(zhì)。但是，高壓反滲透膜的維護成本也相對較高，因為需要定期更換濾芯和清洗濾網(wǎng)。低壓反滲透膜則不需要高壓泵，更加節(jié)能和環(huán)保。主要過濾大顆粒的雜質(zhì)和有害物質(zhì)，過濾效率相對較低，但是維護成本也相對較低。企業(yè)可以根據(jù)自身的需求和實際情況，選擇合適類型的反滲透膜。

反滲透膜的維護與保養(yǎng)

在正常運行一段時間后，膜元件會受到給水中可能存在的懸浮物或難溶物的污染。延長反滲透膜的使用壽命要防止膜性能的損壞。新的反滲透膜元件通常浸潤1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后貯存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情況下，貯存1年左右，也不會影響其壽命和性能。當(dāng)塑料袋開口后，應(yīng)盡快使用，以免因NaHSO3在空氣中氧化，對元件產(chǎn)生不良影響。反滲透設(shè)備試機完后，有兩種方法保護膜。設(shè)備試機運行兩天（15 - 24h），然后采用2%的甲醛溶液保養(yǎng)；或運行2 - 6h后，用1%的NaHSO3的水溶液進行保養(yǎng)（應(yīng)排盡設(shè)備管路中的空氣，保證設(shè)備不漏，關(guān)閉所有的進出口閥）。**種方法成本高些，在閑置時間長時使用，第二種方法在閑置時間較短時使用。此外，反滲透膜被堵的原因可能是系統(tǒng)配備預(yù)處理裝置相對于原水水質(zhì)及流量不合適，或在系統(tǒng)內(nèi)未配備必要的工藝裝置和工藝環(huán)節(jié)；也可能是預(yù)處理裝置運行不正常，即系統(tǒng)原有的預(yù)處理設(shè)備對原水SDI成分、濁度、膠狀物等的去除能力較低，預(yù)處理效果不理想。針對這些堵塞原因，需要針對性地進行解決，如調(diào)整預(yù)處理裝置、對預(yù)處理設(shè)備進行維護和升級等。

反滲透膜的性能分級標(biāo)準(zhǔn)

ISO 20466:2024《水回收反滲透（RO）膜性能分級指南》為水回用系統(tǒng)的回收反滲透（RO）膜的性能等級分類提供了指導(dǎo)和要求。該標(biāo)準(zhǔn)適用于從海水反滲透（SWRO）和苦咸水反滲透（BWRO）系統(tǒng)中回收的螺旋卷式RO膜。主要內(nèi)容包括等級分類、性能指標(biāo)、測試方法和標(biāo)簽要求。等級分類方面，該標(biāo)準(zhǔn)將回收RO膜的性能分為不同的等級，例如A1、A2、B1、B2、C1、C2等。等級越高，膜的拒鹽率越高，通量越低。性能指標(biāo)上，規(guī)定了評估回收RO膜性能的關(guān)鍵指標(biāo)，例如拒鹽率、通量、截留率等。測試方法上，提供了測試回收RO膜性能的方法，例如標(biāo)準(zhǔn)化測試程序和設(shè)備。標(biāo)簽要求方面，規(guī)定了回收RO膜標(biāo)簽的要求，包括等級、性能指標(biāo)等信息。該標(biāo)準(zhǔn)為回收RO膜的性能等級評定提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有助于提高其質(zhì)量和可靠性。