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滲透是一種物理現(xiàn)象,當(dāng)兩種含有不同鹽類(lèi)濃度的溶液用一張半透膜隔開(kāi)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn),含鹽量少的一邊的溶劑會(huì)自發(fā)地向含鹽量高的一側(cè)流動(dòng),這個(gè)過(guò)程叫做滲透。滲透直到兩側(cè)的液位差(即壓力差)達(dá)到一個(gè)定值時(shí),滲透停止,此時(shí)的壓力差叫滲透壓。滲透壓只與溶液的種類(lèi)、鹽濃度和溫度有關(guān),而與半透膜無(wú)關(guān)。一般說(shuō)來(lái),鹽濃度越高,滲透壓越高。滲透平衡時(shí),如果在濃溶液側(cè)施加一個(gè)壓力,那么濃側(cè)的溶劑會(huì)在壓力作用下向淡水一側(cè)滲透,這個(gè)滲透由于與自然滲透相反,故叫反滲透(Reverse Osmosis)(參見(jiàn)滲透凈水過(guò)程示意圖)。利用反滲透技術(shù),我們可以用壓力使溶質(zhì)與溶劑分離。
(一) 反滲透技術(shù)基礎(chǔ)
(1)反滲透膜原理
(2)膜透過(guò)操作方式
(3)反滲透膜
反滲透凈水過(guò)程是指水分子在壓力作用下透過(guò)反滲透膜而與雜質(zhì)分離的過(guò)程。反滲透膜是反滲透技術(shù)的核心。
反滲透膜具有以下三種特別的機(jī)能:
(A)電排斥機(jī)能:半透膜表面的電性可以將溶于水中的正負(fù)帶電離子排斥開(kāi),而使不帶電的水分子在壓力作用下透過(guò)。因此,反滲透生產(chǎn)的純水不含如鉛、砷、鎘、汞、鉻、鈣、鎂、鈉等各種金屬離子及其它陽(yáng)離子,不含氟、氯、硝酸根、亞硝酸根、硫酸根等各種陰離子。鈣、鎂鹽類(lèi)(俗稱(chēng)水堿)以及使水產(chǎn)生苦咸味的鹽分等等均可以被去除。
(B)超微過(guò)濾機(jī)能:半透膜中有眾多的微孔以便水分子通過(guò)。這些微孔的直徑為0.0005微米,與水分子的直徑相當(dāng)。最小的細(xì)菌和病毒的直徑分別是0.2和0.02微米。殺蟲(chóng)劑666的直徑約為 0.0015微米。因而,這些污染物和其它生物污染物以及眾多的有機(jī)污染物均不能通過(guò)此半透膜,而與純水分離。
鹽類(lèi)在水中是以水合離子形式存在的,而這些水合離子的體積一般比水分子大10-25倍,因此,除了以上提及的電排斥機(jī)能外,反滲透膜也可以通過(guò)其超微過(guò)濾機(jī)能除去溶解的鹽類(lèi)。
(C)自我清洗機(jī)能:一般的濾水器在除去污染物的同時(shí),也將這些污染物留在了濾水器中。在此后過(guò)濾的水都要經(jīng)過(guò)這些污染物,從而對(duì)水產(chǎn)生再次污染。同時(shí),細(xì)菌也會(huì)在濾水器中繁殖,水產(chǎn)生微生物再污染。與此不同,半透膜在凈水過(guò)程中將污染物全部留在被排除的濃水中,以實(shí)現(xiàn)自我清洗機(jī)能。因此,所得凈水就更加可靠,凈水器件的壽命也更長(zhǎng)。
反滲透設(shè)備純凈水產(chǎn)量與源水的溫度和鹽度有關(guān)。一般地說(shuō),溫度每下降1°C,產(chǎn)率下降3-4%,鹽度每增加100ppm,產(chǎn)率下降0.5-1%。
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