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反渗透内部结构及工作原理
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一、 反渗透脱盐的原理
在一定的温度下，用一张易透水而难透盐的半透膜将淡水和盐水隔开〔如图(a)〕，淡水即透过半透膜向盐水方向移动，随着右室盐水侧液位升高，产生一定的压力，阻止左室淡水向盐水侧移动，最后达到平衡，如图(b)所示。此时的平衡压力称为溶液的渗透压，这种现象称为渗透现象。若在右室盐水侧施加一个超过渗透压的外压〔如图(c)〕，右室盐溶液中的水便透过半透膜向左室淡水中移动，使淡水从盐水中分离出来，此现象与渗透现象相反，称反渗透现象。
由此可知，反渗透脱盐的依据是①半透膜的选择透过性，即有选择地让水透过而不允许盐透过；②盐水室的外加压力大于盐水室与淡水室的渗透压力，提供了水从盐水室向淡水室移动的推动力。一些溶液的典型渗透压力见下表。
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反渗透现象图解
(a)渗透；(b)渗透平衡；(c)反渗透
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化合物 浓度/(mg/L) 渗透压/kPa 化合物 浓度/(mg/L) 渗透压/kPa
NaCl 35000 CaCl2 1000
NaCl 1000 蔗糖 1000
NaHCO3 1000 葡萄糖 1000
Na2SO4 1000 海水 32000 2400
MgSO4 1000 苦咸水 2～5000 105～280
MgCl2 1000

上述用于隔离淡水与盐水的半透膜称为反渗透膜。反渗透膜多用高分子材料制成，目前，用于火电厂的反渗透膜多为芳香聚酰***复合材料制成。
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RO（Reverse Osmosis）反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，其孔径小至纳米级（1纳米=10-9米 ），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。
反渗膜的工作原理图如下：
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二、反渗透膜的主要特性
1 膜分离的方向性和分离特性
实用性反渗透膜均为非对称膜，有表层和支撑层，它具有明显的方向性和选择性。所谓方向性就是将膜表面置于高压盐水中进行脱盐，压力升高膜的透水量、脱盐率也增高；而将膜的支撑层置于高压盐水中，压力升高脱盐率几乎为0，透水量却大大增加。由于膜具有这种方向性，应用时不能反向使用。
反渗透对水中离子和有机物的分离特性不尽相同，归纳起来大致有以下几点：
（1）有机物比无机物容易分离。
（2）电解质比非电解质容易分离。高电荷的电解质更容易分离，其去除率顺序一般如下：
Al3+ > Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> SO42->Cl-
对于非电解质，分子越大越容易去除。
（3）无机离子的去除率与离子水合状态中的水合物及水合离子半径有关。水合离子半径越大，越容易被除去，去除率顺序如下：
Mg2+、Ca2+ >Li+ >Na+ >K+；F- >Cl- >Br->NO3-
（4）对极性有机物的分离规律：
醛>醇>***>酸，叔***>仲***>伯***，柠檬酸>酒石酸>苹果酸>乳酸>醋酸；
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（5）对异构体：
叔（tert-）> 异（iso-）> 仲（sec-）> 原（pri-）
（6）有机物的钠盐分离性能好，而苯酚和苯酚的衍生物则显示了负分离。极性或非极性、离解或非离解的有机溶质的水溶液，当它们进行膜分离时，溶质、溶剂和膜间的相互作用力，决定了膜的选择透过性，这些作用包括静电力、氢键结合力、疏水性和电子转移四种类型。
（7）一般溶质对膜的物理性质或传递性质影响都不大，只有酚或某些低分子量有机化合物会使醋酸纤维素在水溶液中膨胀，这些组分的存在，一般会使膜的水通量下降，有时还会下降的很多。
（8）***盐、高***酸盐、***化物、硫代***酸盐的脱除效果不如***化物好，铵盐的脱除效果不如钠盐。
（9）而相对分子质量大于150的大多数组分，不管是电解质还是非电解质，都能很好脱除。
此外，反渗透膜对芳香烃、环烷烃、烷烃及***化钠等的分