反渗透技术及其在水处理中的应用

摘要：反渗透是一种膜分离技术，文章介绍了反渗透的工作原理、发展和特点以及在水处理中的应运用。

关键词：反渗透水处理膜分离

一、反渗透及其发展

反渗透对与半透膜相接触的浓溶液施加压力后所产生的与自然渗透现象相反的过程。

渗透现象早在200多年前当Abbe Nollet观察到水可以通过覆盖在盛有酒精溶液瓶口的猪膀胱进入瓶中时发现的。1953年，美国佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透海水淡化，1960年美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan研制出第一张可实用的反渗透膜。80年代以来，又开发出多种材质的纳滤膜。目前膜分离技术已广泛应用于给水和污水的处理中，该技术在国际上已经成为研究、开发及大规模应用的热点课题。

我国反渗透技术开发始于20世纪60年代，目前反渗透技术已广泛应用于海水苦咸水淡化，纯水、超纯水制备，化工分离、浓缩、提纯等领域.工程遍布电力、电子、化工、轻工、煤炭、环保、医药、食品等行业。

二、反渗透的特点

反渗透是膜分离技术的一种，与其它的膜分离技术相比不论从膜的功能、传质推动力等方面都有各自的特点，具体比较见下表

主要膜分离过程及分离原理

膜种类 膜的功能 传递机理 推动力 透过物质 截留物质

微滤 多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子 筛分 压力差 水、溶剂和溶解物 悬浮物、细菌类、

微粒子

超滤 脱除溶液中的胶体、各类大分子 筛分 压力差 溶剂、离子和小分子 蛋白质、各类酶、细菌、病毒、乳胶粒子

反渗透和纳滤 脱除溶液中的盐类及低分子物 溶液扩散 压力差 水、溶剂 无机盐、糖类、氦基酸BOD、COD等

电渗析 脱除溶液中的离子 排斥机理 电位差 离子 无机、有机离子

气体分离 气体、气体与蒸汽分离 溶解扩散 浓度差 易透过气体 不易透过气体

三、反渗透技术在水处理中的应用

1.海水、苦咸水淡化

目前，世界各国对苦咸水淡化脱盐所采用的方法主要有多级闪蒸、蒸汽压缩蒸发、冷冻结晶、反渗透及电渗析等，其中约有30％用反渗透来实现，并且这一比例还在不断提高。1983年开始运转的马耳他岛加尔拉夫基海水淡化厂可日产淡水20亿m3，世界上最大的咸水淡化厂在美国亚利桑那州，原水含盐浓度为3000 mg/L，生产能力为10亿m3淡水。

我国海水淡化技术的研究起步较早，也是世界上少数几个掌握海水淡化先进技术的国家之一。在反渗透海水淡化方面，1997年，浙江省重大科技攻关项目“500t/d反渗透海水淡化示范工程”在浙江省嵊泗县嵊山岛建成投产。首次采用了透平式能量回收装置，使海水淡化工程单位产水能耗降至55kWh/t以下，填补了我国反渗透海水淡化工程的空白。2000年，在国家科技部重点科技攻关项目“日产千吨级反渗透海水淡化系统及工程技术开发”的支持下，先后在山东长岛、浙江嵊泗建成了1000t/d级的反渗透海水淡化示范工程，采用了压力交换式能量回收装置，每吨淡水能耗降至4.2kWh以下，各项技术经济指标达到国际先进水平。

2、工业水处理

（1）饮用水处理。传统的饮用水处理大都采用混凝－沉淀－过滤－氯消毒工艺。在这一传统工艺中，混凝剂的用量大、最佳投量难以控制，并且氯消毒还会产生致癌、致畸、致突变的三氯甲烷产生。为了对饮用水进行深度处理，反渗透被大量采用，常用工艺：自来水－砂滤－炭滤－软化－一级反渗透－二级反渗透－臭氧－精滤－灌装。该工艺能长期稳定运行，出水透明度高，口感好，细菌控制安全稳定。

（2）锅炉供水处理。锅炉供水要求水中不能含有成垢物、固体物质和有机含水物。反渗透可去除水中胶体杂质、有机物和大部分溶解盐类。对于小型锅炉仅用反渗透即可满足要求，大型锅炉则要求全脱盐，此时可将反渗透与混床脱盐装置结合起来。

（3）电子工业水处理。离子交换可以有效地去处水中的盐类，但不能去处细菌，所以将离子交换与反渗透相结合可以满足电子行业的要求。美国电子工业已有90％采用反渗透与离子交换相结合的方法，我国电子工业用水已开始采用电渗析－反渗透－离子交换的处理工艺。

（4）医药用水处理。以反渗透为主的医药用水处理工艺多为反渗透与活性炭吸附、离子交换、超滤或微滤相结合的综合处理方式，也有采用二级反渗透或反渗透与蒸馏的组合。美国药典规定：注射用水须用蒸馏法或反渗透法制取。英国及日本也将反渗透法制取医药用水录人药典。

（5）废水处理方面。反渗透技术已在各个行业得到普遍使用，如化工废水电镀废水、含油废水、电泳涂漆废水、电镀废水、食品工业废水、造纸工业废水、纺织工业废水、放射性废水、城市污水等，另外反渗透技术在处理和净化垃圾渗滤液中也得到了应用。

总的来说，反渗透技术是目前水处理领域的热点，它以高效、低耗、运行费用低等特点赢得大家的青睐，可以说膜技术将是21世纪最具发展前景的高新技术之一。

参考文献：

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5.〔美〕Zahid.Amjad主编《反渗透－膜技术.水化学和工业应用》化学工业出版社1999.9