1简介

反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.5～10nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。有的高分子材料对盐的排斥性好，而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团，因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。

反渗透膜应具有以下特征：（1）在高流速下应具有高效脱盐率；（2）具有较高机械强度和使用寿命；（3）能在较低操作压力下发挥功能；（4）能耐受化学或生化作用的影响；（5）受pH值、温度等因素影响较小；（6）制膜原料来源容易，加工简便，成本低廉。

反渗透膜的结构，有非对称膜和均相膜两类。当前使用的膜材料主要为醋酸纤维素和芳香聚酰胺类。其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式。可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作，主要用于纯水制备和水处理行业中。

原理：反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。　反渗透时，溶剂的渗透速率即液流能量N为：　N=Kh（Δp－Δπ） 　式中Kh为水力渗透系数，它随温度升高稍有增大；Δp为膜两侧的静压差；Δπ为膜两侧溶液的渗透压差。稀溶液的渗透压π为：　π=iCRT　式中i为溶质分子电离生成的离子数；C为溶质的摩尔浓度；R为摩尔气体常数；T为绝对温度。　反渗透通常使用非对称膜和复合膜。反渗透所用的设备，主要是中空纤维式或卷式的膜分离设备。　反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单，能耗低，近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水（见卤水）淡化、锅炉用水软化和废水处理，并与离子交换结合制取高纯水，其应用范围正在扩大，已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。

反渗透膜过滤精度

反渗透膜能截留大于0.0001微米的物质，是精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。

2反渗透膜选型

经常有客户问到在我们选择反渗透RO膜需要考虑哪些性能指标。通常分为三个：脱盐率、产水量、回收率。

一、RO反渗透膜的脱盐率和透盐率

RO反渗透膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定，脱盐率的高低取决于反渗透RO膜元件表面超薄脱盐层的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。反渗透膜对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也可超过了98%（反渗透膜使用时间越长，化学清洗次数越多，反渗透膜脱盐率越低）对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%，但对分子量小于100的有机物脱除率较低。

反渗透膜的脱盐率和透盐率计算方法：

RO膜的盐透过率=RO膜产水浓度/进水浓度×100%

RO膜的脱盐率=（1–RO膜的产水含盐量/进水含盐量）×100%

RO膜的透盐率=100%–脱盐率

二、RO反渗透膜的产水量和渗透流率

RO膜的产水量——指反渗透系统的产水能力，即单位时间内透过RO膜的水量，通常用吨/小时或加仑/天来表示。

RO膜的渗透流率——也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率，通常用加仑每平方英尺每天（GFD）表示。过高的渗透流率将导致垂直于RO膜表面的水流速加快，加剧膜污染。

三、RO反渗透膜的回收率

RO膜的回收率——指反渗透膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据反渗透系统中预处理的进水水质及用水要求而定的。RO膜系统的回收率在设计时就已经确定。

（1）RO膜的回收率=（RO膜的产水流量/进水流量）×100%

（2）反渗透（纳滤）膜组件的回收率、盐透过率、脱盐率计算公式如下：

反渗透膜组件的回收率= RO膜组件产水量/进水量×100%

反渗透膜组件的盐分透过率=RO膜组件产水浓度/进水浓度×100%

3材料

根据脱盐的需要，经过大量的研究试验，从大量的高分子材料中筛选出了醋酸纤维素（CA）和芳香聚酰胺两大类膜材料。

此外，复合膜的表皮层还用到了其他一些特殊材料。

醋酸纤维素

醋酸纤维素又称乙酰纤维素或纤维素醋酸酯。常以含纤维素的棉花、木材等为原料，经过酯化和水解反应制成醋酸纤维素，再加工成反渗透膜。

聚酰胺

聚酰胺包括脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺两大类。20世纪70年代应用的主要是脂肪族聚酰胺，如尼龙—4、尼龙—6和尼龙—66膜；目前使用最多的是芳香族聚酰胺膜。膜材料为芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺—酰肼以及一些含氮芳香聚合物。

芳香族聚酰胺膜适应的pH范围可以宽到2~11，但对水中的游离氯很敏感。

复合膜

复合膜的特征是主要由以上两种材料制成，它是以很薄的致密层和多孔支撑层复合而成。多孔支撑层又称基膜，起增强机械强度的作用；致密层也称表皮层，起脱盐作用，故又称脱盐层。脱盐层厚度一般为50nm，最薄的为30nm。

由单一材料制成的非对称膜有下列不足之处：

1、致密层和支持层之间存在被压密的过渡层。

2、表皮层厚度最薄极限为100nm，很难通过减小膜厚度降低推动压力。

3、脱盐率与透水速度相互制约，因为同种材料很难兼具脱盐和支撑两者均优。

复合膜很好地解决了上述问题，它可以分别针对致密层和支持层的要求选择脱盐性能好的材料和机械强度高的材料。从而复合膜的致密层可以做得很薄，有利于降低拖动压力；同时消除了过渡区，抗压密性能好。

基膜的材料以聚砜最为普遍，其次为聚丙烯和聚丙烯腈。因为聚砜价廉易得，制膜简单，机械强度好，抗压密性能好，化学性能稳定，无毒，能抗生物降解。

为进一步增强多孔支撑层的强度，常用聚酯无纺布。

4工作原理

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液（例如淡水）和浓溶液（例如盐水）分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。 反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中普遍的应用实例便是在水处理工艺中，用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。

5性能指标

脱盐率

脱盐率=（1–产水含盐量/进水含盐量）×100%

膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定，脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也可超过了98%（膜使用时间越长，化学清洗次数越多，反渗透膜脱盐率越低。）；对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%，但对分子量小于100的有机物脱除率较低。

透过速度

水通量——指反渗透系统的产水能力，即单位时间内透过膜水量，通常用吨/小时或加仑/天来表示。

盐透过速度——在单位时间、单位膜面积上透过的盐量，也叫透盐率、盐通量。

回收率

回收率——指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据预处理的进水水质及用水要求而定的。膜系统的回收率在设计时就已经确定，

回收率=（产水流量/进水流量）×100%

6影响因素

1、　进水压力对反渗透膜的影响

进水压力本身并不会影响盐透过量，但是进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高，使得产水量加大，同时盐透过量几乎不变，增加的产水量稀释了透过膜的盐分，降低了透盐率，提高脱盐率。当进水压力超过一定值时，由于过高的回收率，加大了浓差极化，又会导致盐透过量增加，抵消了增加的产水量，使得脱盐率不再增加。

2、　进水温度对反渗透膜的影响

反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感，随着水温的增加水对通量也线性的增加，进水水温每升高1℃，产水量就增加2.5%-3.0%;（以25℃为标准）

3、　进水PH值对反渗透膜的影响

进水PH值对产水量几乎没有影响，而对脱盐率有较大影响。PH值在7.5-8.5之间，脱盐率达到最高。

4、　进水盐浓度对反渗透膜的影响

渗透压是水中所含盐分或有机物浓度的函数，进水含盐量越高，浓度差也越大，透盐率上升，从而导致脱盐率下降。

7反渗透膜保存条件

反渗透膜元件的保管条件

（1）新膜（使用前）

①膜元件必须一直保持在湿润状态。即使是在为了确认同一包装的数量而需暂时打开时，也必须是在不捅破塑料袋的状态下，此状态应保存到使用时为止。

②在超过10℃的氛围中保存时也要避免直射阳光，选择通风良好的场所。这时，保存温度勿超过35℃。

③如果发生冻结就会发生物理破损，所以要采取保温措施，勿使之冻结。

（2）通水后膜元件

①膜元件必须一直保持在阴暗的场所，保存温度勿超过35℃，并要避免直射阳光。

②温度为0℃以下时有冻结的可能，要采取防冻结措施。

③复合系列膜元件要用含有存用药品（重亚硫酸钠，500～1000mg/L，pH值3～6）的纯水或反渗透过滤水进行浸泡。

④无论在何种情况下进行保存时，都不能使膜处于干燥状态。

⑤保存液的浓度及pH值都要保持在上述范围，需定期检查。如果可能发生偏离上述范围时，要再次调制保存液。

8应用范围

反渗透膜广泛用于电力、石油化工、钢铁、电子、医药、食品饮料、市政及环保等领域，在海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离过程中发挥着重要作用。