神马文学网厦门净水器--反渗透原理
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/29 23:19:04
反渗透原理
★ RO（反渗透）的由来
RO：英文Reverse Osmosis的缩写，反渗透、逆渗透的意思。
渗透现象是1748年法国Abble Nellet发现的，1950年由美国人Hassler提出反渗透设想。但，直至1960年美国科学家Loeb和DR.S.Sourirajan用CA研制成功第一张高分离效率和高透水量的反渗透膜后，反渗透膜分离才变为现实。
据说，反渗透现象1950年美国科学家DR.S.Sourirajan有一回无意发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几秒后吐出一小口的海水，而产生疑问，因为陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水，经过解剖发现海鸥体内有一层薄膜，该薄膜非常精密，海水经由海鸥吸入体内后加压，再经由压力作用将水分子贯穿渗透过薄膜转化为淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外，此即往后逆渗透法（REVERSE OSMOSIS简称R.O）的基本理论架构；并在1953年由University of Florida应用于海水淡化去除盐份设备，在1960年经美国联邦政府项目支助美国U.C.L.A大学医学院教授Dr.S.Sidney Lode配合Dr.S.Sourirajan博士着手研究逆渗透膜，一年约投入四亿美元经费研究，以运用于航天员使用，使太空般不用运载大量的饮用水升空，直到1960年后投入研究工作的学者、专家越来越多，使之参与量更加精进，从面解决了人类饮用水的难题。难怪Fritsh博士说：研究发明逆渗透膜等于是对人类的一大贡献，甚至于获得诺贝尔奖亦当之无愧。
★ 原理
1. 渗透及渗透压
渗透现象在自然界是常见的,比如将一根黄瓜放入盐水中,黄瓜就会因失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。如下图所示,如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分,在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了。我们把水分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫做渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。
2. 反渗透现象和反渗透净水技术
在以上装置达到平衡后,如果在盐水端液面上施加一定压力，此时，水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程这一现象被称为反渗透现象。 如果将盐水加入以上设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，我们就可以在另一端得到纯水。这就是反渗透净水的原理。
反渗透的基本工作原理：运用特制的增压水泵，将原水加至一定的压力，使原水在压力的作用下渗透过孔径只有0.0001um的反渗透膜；
反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。 简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。 在水中众多种杂质中,溶解性盐类是最难清除的.因此,经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果.反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。
反渗透技术是当今最先进、最节能、效率最高的分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的压力下，借助于只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离，从而达到纯净水的目的。反渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚合纤维素组成的。它的孔径为0.1纳米-1纳米，即一百亿分之一米（相当于大肠杆菌大小的千分之一，病毒的百分之一）。
★ RO膜的结构和功能
1、结构
2、功能
（A）电排斥机能：半透膜表面的电性可以将溶于水中的正负带电离子排斥开，而使不带电的水分子在压力作用下透过。因此，反渗透生产的纯水不含如铅、砷、镉、汞、铬、钙、镁、钠等各种金属离子及其它阳离子，不含氟、氯、硝酸根、亚硝酸根、硫酸根等各种阴离子。钙、镁盐类（俗称水碱）以及使水产生苦咸味的盐分等等均可以被去除。
（B）超微过滤机能：半透膜中有众多的微孔以便水分子通过。这些微孔的直径为0.0001微米， 与水分子的直径相当。最小的细菌和病毒的直径分别是0.2和0.02微米。杀虫剂666的直径约为 0.0015微米。因而，这些污染物和其它生物污染物以及众多的有机污染物均不能通过此半透膜，而与纯水分离。
盐类在水中是以水合离子形式存在的，而这些水合离子的体积一般比水分子大10-25倍，因此，除了以上提及的电排斥机能外，反渗透膜也可以通过其超微过滤机能除去溶解的盐类。
（C）自我清洗机能：一般的滤水器在除去污染物的同时，也将这些污染物留在了滤水器中。在此后过滤的水都要经过这些污染物，从而对水产生再次污染。同时，细菌也会在滤水器中繁殖，水产生微生物再污染。与此不同，半透膜在净水过程中将污染物全部留在被排除的浓水中，以实现自我清洗机能。因此，所得净水就更加可靠，净水器件的寿命也更长。
反渗透设备纯净水产量与源水的温度和盐度有关。一般地说，温度每下降1°C，产率下降3-4%，盐度每增加100ppm，产率下降0.5-1%。
★ RO膜相关知识链接
从上世纪50年代开始，随着有机高分子化学的发展，出现了以高分子有机分离膜为代表的膜分离技术，它具有分离效率高，能耗低，操作简单等优点，取得了长足发展，已经成为分离提纯的主要手段。根据分离精度和驱动力的不同，膜分离的种类可分为以下几种：
膜的种类
膜的功能
分离驱动力
透过物质
被截流物质
微滤
多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子
压力差
水、溶剂和溶解物
悬浮物、细菌类、微粒子、大分子有机物
超滤
脱除溶液中的胶体、各类大分子
压力差
溶剂、离子和小分子
蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体、微粒子
反渗透和纳滤
脱除溶液中的盐类及低分子物质
压力差
水和溶剂
无机盐、糖类、氨基酸、有机物等
透析
脱除溶液中的盐类及低分子物质
浓度差
离子、低分子物、酸、碱
无机盐、糖类、氨基酸、有机物等
电渗析
脱除溶液中的离子
电位差
离子
无机、有机离子
渗透气化
溶液中的低分子及溶剂间的分离
压力差、浓度差
蒸汽
液体、无机盐、乙醇溶液
气体分离
气体、气体与蒸汽分离
浓度差
易透过气体
不易透过液体
图中分别给出了按分离原理和按被分离物质的大小区分的分离膜种类，从中可以看出，除了透析膜主要用于医疗用途以外，几乎所有的分离膜技术均可应用于任何分离、提纯和浓缩领域。反渗透和纳滤作为主要的水及其它液体分离膜之一，在分离膜领域内占重要地位。
http://hcr603.wanye68.com/
★ RO（反渗透）的由来
RO：英文Reverse Osmosis的缩写，反渗透、逆渗透的意思。
渗透现象是1748年法国Abble Nellet发现的，1950年由美国人Hassler提出反渗透设想。但，直至1960年美国科学家Loeb和DR.S.Sourirajan用CA研制成功第一张高分离效率和高透水量的反渗透膜后，反渗透膜分离才变为现实。
据说，反渗透现象1950年美国科学家DR.S.Sourirajan有一回无意发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几秒后吐出一小口的海水，而产生疑问，因为陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水，经过解剖发现海鸥体内有一层薄膜，该薄膜非常精密，海水经由海鸥吸入体内后加压，再经由压力作用将水分子贯穿渗透过薄膜转化为淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外，此即往后逆渗透法（REVERSE OSMOSIS简称R.O）的基本理论架构；并在1953年由University of Florida应用于海水淡化去除盐份设备，在1960年经美国联邦政府项目支助美国U.C.L.A大学医学院教授Dr.S.Sidney Lode配合Dr.S.Sourirajan博士着手研究逆渗透膜，一年约投入四亿美元经费研究，以运用于航天员使用，使太空般不用运载大量的饮用水升空，直到1960年后投入研究工作的学者、专家越来越多，使之参与量更加精进，从面解决了人类饮用水的难题。难怪Fritsh博士说：研究发明逆渗透膜等于是对人类的一大贡献，甚至于获得诺贝尔奖亦当之无愧。
★ 原理
1. 渗透及渗透压
渗透现象在自然界是常见的,比如将一根黄瓜放入盐水中,黄瓜就会因失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。如下图所示,如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分,在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了。我们把水分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫做渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。
2. 反渗透现象和反渗透净水技术
在以上装置达到平衡后,如果在盐水端液面上施加一定压力，此时，水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程这一现象被称为反渗透现象。 如果将盐水加入以上设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，我们就可以在另一端得到纯水。这就是反渗透净水的原理。
反渗透的基本工作原理：运用特制的增压水泵，将原水加至一定的压力，使原水在压力的作用下渗透过孔径只有0.0001um的反渗透膜；
反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。 简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。 在水中众多种杂质中,溶解性盐类是最难清除的.因此,经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果.反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。
反渗透技术是当今最先进、最节能、效率最高的分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的压力下，借助于只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离，从而达到纯净水的目的。反渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚合纤维素组成的。它的孔径为0.1纳米-1纳米，即一百亿分之一米（相当于大肠杆菌大小的千分之一，病毒的百分之一）。
★ RO膜的结构和功能
1、结构
2、功能
（A）电排斥机能：半透膜表面的电性可以将溶于水中的正负带电离子排斥开，而使不带电的水分子在压力作用下透过。因此，反渗透生产的纯水不含如铅、砷、镉、汞、铬、钙、镁、钠等各种金属离子及其它阳离子，不含氟、氯、硝酸根、亚硝酸根、硫酸根等各种阴离子。钙、镁盐类（俗称水碱）以及使水产生苦咸味的盐分等等均可以被去除。
（B）超微过滤机能：半透膜中有众多的微孔以便水分子通过。这些微孔的直径为0.0001微米， 与水分子的直径相当。最小的细菌和病毒的直径分别是0.2和0.02微米。杀虫剂666的直径约为 0.0015微米。因而，这些污染物和其它生物污染物以及众多的有机污染物均不能通过此半透膜，而与纯水分离。
盐类在水中是以水合离子形式存在的，而这些水合离子的体积一般比水分子大10-25倍，因此，除了以上提及的电排斥机能外，反渗透膜也可以通过其超微过滤机能除去溶解的盐类。
（C）自我清洗机能：一般的滤水器在除去污染物的同时，也将这些污染物留在了滤水器中。在此后过滤的水都要经过这些污染物，从而对水产生再次污染。同时，细菌也会在滤水器中繁殖，水产生微生物再污染。与此不同，半透膜在净水过程中将污染物全部留在被排除的浓水中，以实现自我清洗机能。因此，所得净水就更加可靠，净水器件的寿命也更长。
反渗透设备纯净水产量与源水的温度和盐度有关。一般地说，温度每下降1°C，产率下降3-4%，盐度每增加100ppm，产率下降0.5-1%。
★ RO膜相关知识链接
从上世纪50年代开始，随着有机高分子化学的发展，出现了以高分子有机分离膜为代表的膜分离技术，它具有分离效率高，能耗低，操作简单等优点，取得了长足发展，已经成为分离提纯的主要手段。根据分离精度和驱动力的不同，膜分离的种类可分为以下几种：
膜的种类
膜的功能
分离驱动力
透过物质
被截流物质
微滤
多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子
压力差
水、溶剂和溶解物
悬浮物、细菌类、微粒子、大分子有机物
超滤
脱除溶液中的胶体、各类大分子
压力差
溶剂、离子和小分子
蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体、微粒子
反渗透和纳滤
脱除溶液中的盐类及低分子物质
压力差
水和溶剂
无机盐、糖类、氨基酸、有机物等
透析
脱除溶液中的盐类及低分子物质
浓度差
离子、低分子物、酸、碱
无机盐、糖类、氨基酸、有机物等
电渗析
脱除溶液中的离子
电位差
离子
无机、有机离子
渗透气化
溶液中的低分子及溶剂间的分离
压力差、浓度差
蒸汽
液体、无机盐、乙醇溶液
气体分离
气体、气体与蒸汽分离
浓度差
易透过气体
不易透过液体
图中分别给出了按分离原理和按被分离物质的大小区分的分离膜种类，从中可以看出，除了透析膜主要用于医疗用途以外，几乎所有的分离膜技术均可应用于任何分离、提纯和浓缩领域。反渗透和纳滤作为主要的水及其它液体分离膜之一，在分离膜领域内占重要地位。
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