摘要：本文首先簡(jiǎn)要地回顧了國內(nèi)外反滲透膜技術(shù)的 發(fā)展 概況，然后詳細(xì)論述了反滲透膜分離技術(shù)。通過介紹反滲透的基本原理、污染物去除機(jī)理、反滲透裝置型式、主要性能參數(shù)與運(yùn)行工況條件和基本流程，以美國和日本采用反滲透處理生活污水為例，探討了反滲透膜分離技術(shù)在城市污水處理中的 應(yīng)用 情況，最后就其發(fā)展方向作出了初步地歸納和展望。

關(guān)鍵詞：城市污水處理 膜分離技術(shù) 反滲透膜 實(shí)際應(yīng)用 前景展望

近來，物理化學(xué)處理技術(shù)、光照射技術(shù)及膜過濾技術(shù)已形成三大水處理技術(shù)。在這些技術(shù)中引人注目的是膜分離法污水處理技術(shù)[1]。膜分離是通過膜對(duì)混合物中各組分的選擇滲透作用的差異，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力對(duì)雙組分或多組分混合物的氣體或液體進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的 方法 。而反滲透膜分離技術(shù)作為當(dāng)今世界水處理先進(jìn)的技術(shù)，具有清潔、高效、無污染等優(yōu)點(diǎn)，已在海水淡化、城市給水處理、純水和超純水制備、城市污水處理及利用、 工業(yè) 廢水處理、放射性廢水處理等方面得到廣泛的應(yīng)用。

膜分離技術(shù)作為新的分離凈化和濃縮方法，與傳統(tǒng)分離操作(如蒸發(fā)、萃取、沉淀、混凝和離子交換樹脂等)相比較，過程中大多無相變化，可以在常溫下操作，具有能耗低、效率高、工藝簡(jiǎn)單、投資小等特點(diǎn)。膜分離技術(shù)應(yīng)用到污水處理領(lǐng)域，形成了新的污水處理方法，它包含微濾(MF)、超濾(UF)、滲析(D)、電滲析(ED)、納濾(NF)、和反滲透(RO)等，本文僅對(duì)反滲透(RO)膜法對(duì)城市污水處理技術(shù)進(jìn)行探討。

1 反滲透膜發(fā)展概況

膜廣泛的存在于 自然 界中，特別是生物體內(nèi)。人類對(duì)于膜現(xiàn)象的 研究 源于1748年，但是人類對(duì)它的認(rèn)識(shí)和研究則較晚。1748年，Abbe Nollet觀察到水可以通過覆蓋在裝有酒精溶液瓶口的豬膀肌進(jìn)入瓶中時(shí)，發(fā)現(xiàn)了滲透現(xiàn)象。然而認(rèn)識(shí)到膜的功能并用于為人類服務(wù)，卻經(jīng)歷了200多年的漫長(zhǎng)過程。人們對(duì)膜進(jìn)行 科學(xué) 研究則是近幾十年來的事。其發(fā)展的 歷史 大致為;30年代微孔過濾;40年代透析;50年代電滲析;60年代反滲透;70年代超濾和液膜;80年代氣體分離;90年代滲透汽化[2]。

在國外，其發(fā)展概況為：1953年美國的REid 提出從海水和苦鹽水中獲得廉價(jià)的淡水的反滲透研究方案，1960年美國的Sourirajan 和Leob 教授研制出新的不對(duì)稱膜，從此RO作為 經(jīng)濟(jì) 的淡化技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用和裝置的研究階段。20世紀(jì)70年代初期開始用RO法處理電鍍污水，首先用于鍍鎳污水的回收處理，此后又應(yīng)用于處理鍍鉻、鍍銅、鍍鋅等漂洗水以及混合電鍍污水。1965年英國首先發(fā)表了用半透膜處理電泳涂料污水的專利。此后美國P.P.G公司提出用UF和RO的組合技術(shù)處理電泳涂料污水，并且實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。1972-1975年J J .Porter 等人用動(dòng)態(tài)膜進(jìn)行染色污水處理和再利用實(shí)驗(yàn)。1983年L.Tinghuis等人發(fā)表了用RO法處理染料溶液的研究結(jié)果。1969年美國的J . C. V Smith 首先報(bào)道了處理城市污水的方法。30年來，反滲透(RO)技術(shù)先后在含油、脫脂廢水、纖維工業(yè)廢水、造紙工業(yè)廢水、放射性廢水等工業(yè)水處理、苦咸水淡化、純水和高純水制備、醫(yī)藥工業(yè)和特殊的化工過程和高層建筑廢水等各類污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是近幾年，一些新型的膜法污水處理技術(shù)逐一問世，如膜蒸餾、液膜、膜生化反應(yīng)器、控制釋放膜、膜分相、膜萃取等[3]。

在我國，膜技術(shù)的發(fā)展是從1958年離子交換膜研究開始的。1958年開始進(jìn)行離子交換膜的研究，并對(duì)電滲析法淡化海水展開了試驗(yàn)研究;1965年開始對(duì)反滲透膜進(jìn)行探索，1966年上�；S聚乙烯異相離子交換膜正式投產(chǎn)，為電滲析工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。1967年海水淡化會(huì)戰(zhàn)對(duì)我國膜科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步起了積極的推動(dòng)作用。1970年代相繼對(duì)電滲析、反滲透、超濾和微濾膜及組件進(jìn)行研究開發(fā)，1980年代進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。1980年代中期我國氣體分離膜的研究取得長(zhǎng)足進(jìn)步，1985年 中國 科學(xué)院大連化物所，首次研制成功中空纖維N2/H2分離器，主要性能指標(biāo)接近國外同類產(chǎn)品指標(biāo)，現(xiàn)己投入批量生產(chǎn)，每套成本僅為進(jìn)口裝置的1/3。進(jìn)入90年代以來，復(fù)合膜的制備取得了較大進(jìn)展[2]。

2 反滲透膜分離技術(shù)基本 理論

反滲透膜分離法的基本特點(diǎn)是其推動(dòng)力為壓力差(1-10MPa)，傳質(zhì)機(jī)理一般認(rèn)為是溶劑的擴(kuò)散傳遞，透過膜的物質(zhì)是水溶劑，截留物為溶質(zhì)、鹽(懸浮物、大分子、離子)，膜的類型為非對(duì)稱膜或復(fù)合膜。反滲透的選擇透過性與組分在膜的溶解、吸附和擴(kuò)散有關(guān)，因此除與膜孔大小結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與膜的化學(xué)、物理性質(zhì)有密切關(guān)系，即與組分和膜之間的相互作用密切相關(guān)[4]。

2.1 反滲透原理

滲透現(xiàn)象早在1748年已由Abbe Nollet首次得到證明，直到20世紀(jì)50年代，科學(xué)家們才開始利用反滲透或超濾作為溶液中溶質(zhì)和溶劑的有效分離方法，并使其成為一種實(shí)驗(yàn)室技術(shù)。

滲透是指一種溶劑(即水)通過一種半透膜進(jìn)入一種溶液或是從一種稀溶液向一種比較濃的溶液的自然滲透。但是在濃溶液一邊加上適當(dāng)?shù)膲毫Γ纯墒節(jié)B透停止，此時(shí)的壓力稱為該溶液的滲透壓。若在濃溶液一邊加上比自然滲透壓更高的壓力，扭轉(zhuǎn)自然滲透方向，把濃溶液中的溶劑(水)壓到半透膜的另一邊稀溶液中，這是和自然界正常滲透過程相反的，此時(shí)就稱為反滲透。

這就說明，當(dāng)對(duì)鹽水一側(cè)施加的壓力超過水的滲透壓時(shí)，可以利用半透膜裝置從鹽水中獲取淡水。因此，反滲透過程必須具備兩個(gè)條件：一是必須有一種高選擇性和高滲透性(一般指透水性)的選擇性半透膜，二是操作壓力必須高于溶液的滲透壓。

2.2 反滲透膜的透過機(jī)理

關(guān)于反滲透膜的透過機(jī)理，自20世紀(jì)50年代末以來，許多學(xué)者先后提出了各種不對(duì)稱反滲透膜的透過機(jī)理和模型，現(xiàn)介紹如下：

2.2.1 氫鍵理論[3]

這個(gè)理論是由里德(Ried)等人提出的，并用醋酸纖維膜加以解釋。這種理論是基于一些離子和分子能通過膜的氫鍵的結(jié)合而發(fā)生聯(lián)系，從而通過這些聯(lián)系發(fā)生線形排列型的擴(kuò)散來進(jìn)行傳遞。在壓力的作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點(diǎn)——羰基上氧原子形成氫鍵，而原來的水分子形成的氫鍵被斷開，水分子解離出來并隨之轉(zhuǎn)移到下一個(gè)活化點(diǎn)，并形成新的氫鍵，如是通過這一連串氫鍵的形成與斷開，使水分子離開膜表面的致密活化層，由于多孔層含有大量的毛細(xì)管水，水分子能暢通流出膜外。

2.2.2 優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流理論[4]

索里拉金等人提出了優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流理論。他們以氯化鈉水溶液為例，溶質(zhì)是氯化鈉，溶劑是水，膜的表面能選擇性吸水，因此水被優(yōu)先吸附在膜表面上，而對(duì)氯化鈉排斥。在壓力作用下，優(yōu)先吸附的水通過膜，就形成了脫鹽的過程。這種模型同時(shí)給出了混合物分離和滲透性的一種臨界孔徑的概念。臨界孔徑顯然是選擇性吸著界面水層的兩倍�；谶@種模型在膜的表面必須有相應(yīng)大小的毛細(xì)孔，根據(jù)這種理論，索里拉金等研制出具有高脫鹽率、高脫水性的實(shí)用反滲透膜，奠定了實(shí)用反滲透膜的發(fā)展基礎(chǔ)。

2.2.3 溶液擴(kuò)散理論[3]

朗斯代爾(Lonsdale)和賴?yán)?Riley)等人提出溶解擴(kuò)散理論。該理論假定膜是無缺陷的“完整的膜”，溶劑和溶質(zhì)透過膜的機(jī)理是由于溶劑與溶質(zhì)在膜中的溶解，然后在化學(xué)位差的推動(dòng)力下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散，直至透過膜。溶劑和溶質(zhì)在膜中的擴(kuò)散服從(Fick)定律，這種模型認(rèn)為溶劑和溶質(zhì)都可能溶于均質(zhì)或非多孔型膜表面，以化學(xué)位差為推動(dòng)力(常用濃度差或壓力差來表示)，分子擴(kuò)散使它們從膜中傳遞到膜下部。因此，物質(zhì)的滲透能力不僅取決于擴(kuò)散系數(shù)，而且取決于其在膜中的溶解度。溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)比水分子的擴(kuò)散系數(shù)小得越多，高壓下水在膜內(nèi)的移動(dòng)速度就越快，因而透過膜的水分子數(shù)量就比通過擴(kuò)散而透過去的溶質(zhì)數(shù)量更多。

目前 一般認(rèn)為，溶解擴(kuò)散理論較好的說明膜透過現(xiàn)象，當(dāng)然氫鍵理論、優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流理論也能夠?qū)Ψ礉B透膜的透過機(jī)理進(jìn)行解釋。此外還有學(xué)者提出擴(kuò)散-細(xì)孔流理論，結(jié)合水-空穴有序理論以及自由體積理論等。也有人根據(jù)反滲透現(xiàn)象是一種膜透過現(xiàn)象，因此把它當(dāng)作非可逆熱力學(xué)現(xiàn)象來對(duì)待�？傊礉B透膜透過機(jī)理還在發(fā)展和完善中。

2.3有機(jī)物去除機(jī)理

對(duì)于有機(jī)溶質(zhì)的脫除機(jī)理最初認(rèn)為純屬篩網(wǎng)效應(yīng)其脫除率主子量大小和形狀有關(guān)。后來經(jīng)過大量的研究，發(fā)現(xiàn)膜與有機(jī)溶質(zhì)的電荷斥力對(duì)脫除率的 影響 有時(shí)不容忽視。近年來的研究證明，膜對(duì)有機(jī)溶質(zhì)的脫除主要受兩方面的影響：一是膜孔徑的機(jī)械篩除作用;二是膜與有機(jī)物間排斥力的作用，這種排斥作用的大小與膜材料和有機(jī)物的物理化學(xué)特征參數(shù)有很大的關(guān)系。這些物理比學(xué)特征參數(shù)及其對(duì)分離度的影響(不考慮膜孔徑的機(jī)械篩除作用)介紹如下[5]。

2.3.1 極性參數(shù)[5]

極性效應(yīng)表征的是有關(guān)分子的酸性或堿性。以下參數(shù)中的任何一個(gè)均可以給出極性效應(yīng)以定量的量度。

(1)△Ms(酸性)或△Ms(堿性)

△Ms(酸性)是溶質(zhì)(ROH)在CC14和醚溶液中測(cè)得的紅外光譜中OH譜帶最大值的相對(duì)位移，△Ms(堿性)是溶質(zhì)(CH3OD)在苯中測(cè)得的紅外光譜中OD譜帶最大值的相對(duì)位移△Ms(酸性)或△Ms(堿性)的數(shù)據(jù)分別與質(zhì)子給予體或質(zhì)子接受體的分子的相對(duì)氫鍵鍵合能力相聯(lián)系。氫鍵鍵合能力愈大，表示一種酸(如醇或酚)給予質(zhì)子的能力愈大或一種堿(如醛、酮)接受質(zhì)子的能力愈大。由于質(zhì)子給予能力與質(zhì)子接受能力表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)，因此△Ms(酸性)的增加值等于△Ms(堿性)的減小值。

一般來說，有機(jī)溶質(zhì)的△Ms(酸性)增加，表示有關(guān)分子與膜的氫鍵鍵合能力增強(qiáng)，這種增強(qiáng)的結(jié)果就會(huì)減小膜與有機(jī)溶質(zhì)間的排斥力。因此，隨著△Ms(酸性)的增加，有機(jī)物的分離度減小�；蛘哒f，隨著△Ms(堿性)的增加，有機(jī)溶質(zhì)與膜的氫鍵鍵合能力減小，因此膜與有機(jī)溶質(zhì)間的排斥力增大，有機(jī)物的分離度增加。但當(dāng)△Ms(堿性)值超過隨某一化合物的種類而異的值時(shí)，隨著△Ms(堿性)的增加，溶質(zhì)分離度的增加甚微。

(2)解離常數(shù)Ka或pKa (PK=-logKa )

解離常數(shù)是水溶液中具有一定離解度的溶質(zhì)的的極性參數(shù)。離解常數(shù)給予分子的酸性或堿性以定量的量度，pKa減小，對(duì)于質(zhì)子給予體來說，其酸性增加;對(duì)于質(zhì)子接受體來說，其堿性增加。

對(duì)于酸性有機(jī)物來說，隨著pKa的減小，一方面，有機(jī)溶質(zhì)與膜的氫鍵鍵合能力增強(qiáng)，相當(dāng)于溶質(zhì)與膜間的吸引力增加，因而分離度下降;另一方面，它離解成為離子的傾向增加，相當(dāng)于增強(qiáng)了該有機(jī)物與膜之間的靜電斥力，從而分離度升高。上述兩種作用的相伴相克，起主導(dǎo)作用的因素決定著分離度高低的走向。因此，對(duì)于酸性分子來說，酸性的大小和pKa共同影響著溶質(zhì)分離度。與酸性有機(jī)物有所不同，對(duì)于堿性有機(jī)溶質(zhì)來說，隨著pKa的減小，有機(jī)溶質(zhì)與膜間的靜電斥力增加，去除率升高。

(3)Hammet數(shù)或Taft數(shù)

Hammet數(shù)σ是表示芳香族間位或?qū)ξ蝗〈臉O性常數(shù)，Taft數(shù)σ*是表示芳香族鄰位化合物或脂肪族化合物中取代基的極性常數(shù)。σ和σ*兩者定量表示取代基對(duì)有機(jī)分子的極性效應(yīng)的影響;σ和σ*具有加和性;取代基的σ和σ*值愈低，它的 電子 收回能力(或質(zhì)子給予能力)愈小。因此對(duì)一給定的官能團(tuán)，σ和σ*值的降低相當(dāng)于分子的酸性降低或堿性增加。

一般來說，無論是酸還是堿，有機(jī)溶質(zhì)的分離度隨著σ和σ*值的減小而增加。

2.3.2 位阻參數(shù)(Es)

Es是表示有機(jī)物原子之間或原子與官能團(tuán)之間相互排斥力的常數(shù)，ΣEs為所有官能團(tuán)的Es之和。ΣEs減小，表明有機(jī)溶質(zhì)的位阻障礙增大，因而去除率增加。ΣEs正常用來表示對(duì)醚的分離度的影響。ΣEs降低，溶質(zhì)的分離度趨于增加。

2.3.3 非極性參數(shù)(Small數(shù)或修正Small數(shù))[6]

Small數(shù)S是表示非極性有機(jī)分子間凝聚力的常數(shù)，又稱摩爾吸引常數(shù)：修正Small數(shù)(ΣS*)是表示非極性有機(jī)分子疏水程度相對(duì)大小的常數(shù)，它是松蒲和Souriragan等利用溶質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)對(duì)凝聚力進(jìn)行修正后而得到的，故稱修正Small數(shù)。Small數(shù)或修正Small數(shù)常用來表示對(duì)碳?xì)浠衔锓蛛x度的影響。碳?xì)浠衔锏牡娜芙舛仍礁�，修正Small數(shù)越小。

溶質(zhì)的Small數(shù)或修正Small數(shù)增大，意味著疏水或非極性增強(qiáng)。松蒲等人通過大量的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一張膜來說，ΣS*值增加，溶質(zhì)的分離度趨于增加。

2.4無機(jī)物去除機(jī)理

關(guān)于反滲透膜去除無機(jī)物的原理有多種理淪，現(xiàn)將幾種主要的介紹如下[6]。

2.4.1 Scatchafd理論

該理論認(rèn)為溶質(zhì)的分離與膜及溶液的介電常數(shù)有關(guān)，荷電離子在不同介電常數(shù)的介質(zhì)中具有不同的離子濃度，介電常數(shù)越低，該離子濃度也越低。這里把溶液和膜分別記作為I相和II相，相應(yīng)的介電常數(shù)分別為和II，并以“膜一溶液”兩相界面(記作I-)作為 計(jì)算 距離的基準(zhǔn)。離子濃度是距離的函數(shù)，因?yàn)?gt;1I，所以在液相中，距離I-界面越遠(yuǎn)，離子濃度越高;在膜中，距離I-II界面越遠(yuǎn)，離子濃度越低。

Scatchard認(rèn)為，膜與溶液的介電常數(shù)差別越大，或者說膜的介電常數(shù)越小溶液的介電常數(shù)越大，則離子在膜表面處及膜內(nèi)的渡度越小。膜內(nèi)離子濃度越低，膜對(duì)溶質(zhì)的去除率越高。因此，為了提高膜的分離性能，應(yīng)選擇介電常數(shù)較低的膜材料。Scatchafd還發(fā)現(xiàn)，溶液的濃度越高，膜的去除率越低。

2.4.2 Gluckauf理論

Gluckauf認(rèn)為膜存在著細(xì)孔，細(xì)孔半徑為r，如圖6-2所示。由于膜與溶液的介電常數(shù)不同， 離子從溶液中進(jìn)入膜內(nèi)需要一定的能氫E)：

式中，4為離子電荷;是與Debye -Huckel模型中的離子半徑( 1/Kρ)和膜孔徑有關(guān)的常數(shù)，為離子半徑。孔中B處離子濃度(C孔)服從Boltzmann分布; C孔=Cexp(-E/(Kρ))式中，kc為Boltzmann常數(shù);T為溶液的溫度。

對(duì)比可得：

由上式可以看出，溶質(zhì)的去除率與膜的孔徑、膜的介電常數(shù)、離子的水化體積、離子所帶的電荷、離子的濃度以及溶液的溫度有關(guān)。

2.4.3 Bean理論

Bean在Gluckauf理論的基礎(chǔ)上，利用Parsegian的研究成果計(jì)算得到去除率R為;

式中，μ為細(xì)孔內(nèi)溶液的粘度;D為水中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)。

由上式可以看出，溶質(zhì)的去除率與操作壓力及膜孔徑有關(guān)。

2.4.4離子與溶劑的相互作用

松浦等人為了研究離子與溶劑的相互作用對(duì)膜透過性能的影響，提出了的△△G概念。△△G是離子從主體溶液進(jìn)入Ⅰ-Ⅱ相界面所需要的自由焙差。即

△△G=△Gr-△GB

式中，△△G為Ⅰ-Ⅱ相界面處離子與溶劑相互作用的自由烙差，由離子水化自由燴△GB為主體溶液中離子與溶劑相互作用自由焙差，由反滲透實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推算。

△△G >0，表明離子從主體溶液遷移至膜表面為反自發(fā)過程，即膜排斥該離子;反之△△G < 0，則離子從主體溶液遷移至膜表面為自發(fā)過程，即膜吸引該離子。

松浦等人根據(jù)醋酸纖維素膜對(duì)各電解質(zhì)分離的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和離子的水化自由焙，求出了離子的△△G。發(fā)現(xiàn)有如下 規(guī)律 ;

(1) 陽離子的G為負(fù)值，陰離子的G為正值。這表明膜吸引陽離子而排斥陰離子，可以推測(cè)醋酸纖維素膜呈負(fù)電性。

(2) 1價(jià)陽離子的G比2價(jià)陽離子的G更負(fù)，這預(yù)示著1價(jià)陽離子的分離效果比2價(jià)陽離子的差。

(3) 對(duì)于鹵素離子，隨著離子半徑增加G下降，因而去除率隨離子半徑增大而下降。

3 反滲透膜及膜裝置類型

3.1 反滲透膜類型

一般來說，反滲透膜應(yīng)具備以下性能：

。

①單位面積上透水量大，脫鹽率高;

②機(jī)械強(qiáng)度好，多孔支撐層的壓實(shí)作用小;

③化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕;

④結(jié)構(gòu)均勻，使用壽命長(zhǎng)，性能衰降慢;

⑤制膜容易，價(jià)格便宜，原料充足。

影響 膜性能因素[7]：

①回收率/轉(zhuǎn)變率;

③壓力;

④壓密;

⑤濃差極化。

據(jù)此， 目前 較常用的膜類型有：

①醋酸纖維膜(CA膜)

CA膜又可以分為平膜、管式膜和中空纖維膜幾類。CA膜具有反滲透膜所需的三個(gè)基本性質(zhì)：高透水性、對(duì)大多數(shù)水溶性組分的滲透性相當(dāng)?shù)�、具有良好的成膜性能�?/p>

②聚酰胺膜(PA膜)

聚酰胺膜又可以分為脂肪族聚酰胺膜、芳香聚酰胺膜(成膜材料為芳香聚酰胺、芳香聚酰胺-酰肼以及一些含氮芳香聚合物)

③復(fù)合膜

這是近些年來開發(fā)的一種新型反滲透膜，它是由很薄的而且致密的符合層與高空隙率的基膜復(fù)合而成的，它的膜通量在相同的條件下比非對(duì)稱膜高約50%-100%。目前復(fù)合膜有以下幾種：

a.交聯(lián)芳香族聚酰胺復(fù)合膜(PA);

b.丙烯-烷基聚酰胺和縮合尿素復(fù)合膜;

c.聚哌嗪酰胺復(fù)合膜;

d.氧化鋯-聚丙烯酸復(fù)合膜。

3.2反滲透裝置型式

3.2.1 板框式反滲透裝置

這種形式的裝置由Aerojet通用公司 發(fā)展 起來的，教適合于小的和低壓工廠。膜支撐體在一種圓形平板上，這塊平板稱為多孔板，常見的有不銹鋼多孔板和聚氯乙烯多孔板，產(chǎn)水通過多孔板匯集起來。這種裝置存在以下缺點(diǎn)：①安裝和維護(hù)費(fèi)用高，②進(jìn)料分布不均勻，③流槽窄，④多級(jí)膜裝卸復(fù)雜，⑤單位體積中膜的比表面積低，產(chǎn)水量少。

盡管有這些缺點(diǎn)，但由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，體積比管式裝置小，在小規(guī)模的生產(chǎn)場(chǎng)所還是有一定的優(yōu)勢(shì)的。

3.2.2 管式反滲透裝置

這種裝置在實(shí)際 應(yīng)用 中是很有意義的。它能夠處理含懸浮顆粒和溶解性物質(zhì)的液體，像沉淀一樣在管式裝置中把料液進(jìn)行濃縮，運(yùn)行期間系統(tǒng)處處都可以保持良好的排水作用，適當(dāng)調(diào)節(jié)水力條件，常�？梢灶A(yù)防溶液的濃縮弄臟或堵塞膜。其主要優(yōu)缺點(diǎn)可以歸納如下：

優(yōu)點(diǎn)：①能夠處理含懸浮固體的溶液，②合適的流動(dòng)狀態(tài)就可以防止?jié)獠顦O化和膜污染等，并容易調(diào)整。

缺點(diǎn)：①設(shè)備端部用膜較多，裝置制造和安裝費(fèi)用較昂貴。②單位體積中膜的比表面積小。③必須把管子外部包起來。④要使用支撐材料

3.2.3 螺旋式反滲透裝置

美國通用原子公司(Gulf General Atomic Co)發(fā)展了這種裝置。這種螺旋式結(jié)構(gòu)的中間為多孔支撐材料，兩邊是膜的“雙層結(jié)構(gòu)”，它的末端是沖孔的塑料管。雙層膜的邊緣與多孔支撐材料密封形成一個(gè)膜袋(收集產(chǎn)水)，在膜袋之間再鋪上一層隔網(wǎng)，然后沿中心管卷繞這種多層材料(膜/多孔支撐材料/膜/料液隔網(wǎng))，就形成了一個(gè)螺旋式反滲透組件。將卷好的螺旋式組件，放入壓力容器中，就成為完整的螺旋式反滲透裝置。使用這種螺旋式反滲透裝置時(shí)應(yīng)注意：①中心管主要褶皺處的泄露②膜及支撐材料在粘結(jié)線上發(fā)生皺紋③膠線太厚可能會(huì)產(chǎn)生張力或壓力不均勻④支撐材料的移動(dòng)會(huì)使膜的支撐不合理，導(dǎo)致平衡線移動(dòng)⑤膜上有小孔洞，這是由于膜的質(zhì)量不合格所致。

目前，美國制作螺旋式組件已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，采用一種0.91m滾壓機(jī)，連續(xù)噴膠將膜與支撐材料粘密封結(jié)在一起，并滾轉(zhuǎn)成螺旋式組件，牢固后不必打開即可使用。

螺旋式組件的主要優(yōu)缺點(diǎn)是：

優(yōu)點(diǎn)：①單位體積中膜的表面積比率大②壓力導(dǎo)管的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，具有擾性，安裝和更換容易，結(jié)構(gòu)可以緊密放在一起。

缺點(diǎn)：①料液含懸浮固體時(shí)不適宜②料液流動(dòng)路線短③壓力消耗高④再循環(huán)濃縮困難。

3.2.4 中空纖維式反滲透裝置

美國杜邦公司和道斯化學(xué)公司提出用純中空纖維素作為反滲透膜，制造出中空纖維式反滲透裝置。這種裝置類似于一端封死的熱交換器，其中含有外徑50μm、內(nèi)徑25μm;裝成一種圓柱形耐壓容器中，或是將中空纖維彎成U形裝入耐壓容器中，由于這種中空纖維極細(xì)，通�？梢匝b填幾百萬根。高壓溶液從容器旁打進(jìn)去，經(jīng)過中空纖維膜的外壁，從中空纖維管束的另一端把滲透液收集起來，濃縮后的料液從另一端連續(xù)排掉。

中空纖維式反滲透裝置的主要優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：①單位體積中膜的表面積比率高，一般可達(dá)到16000-30000m2/m3，因此組件可以小型化;②膜不需支撐材料，中空纖維本身可以受壓而不破裂。

缺點(diǎn)：①膜表面去污困難，料液需經(jīng)嚴(yán)格預(yù)處理;②中空纖維膜一旦損壞是無法更換的。

由此我們可以給優(yōu)質(zhì)反滲透裝置作出以下要求：

① 對(duì)膜能提供合適的支撐

② 處理溶液在整個(gè)膜面上必須均勻分布

③ 在最小能耗情況下，對(duì)處理溶液提供良好的流動(dòng)狀態(tài)

④ 單位體積中膜的有效面積比率高

⑤ 組件容易拆卸和更換

⑥ 便于膜的拆卸和組裝

⑦ 在運(yùn)行壓力下，有效的工作時(shí)安全與可靠性高

⑧ 外部泄露能盡可能從壓力的變化上發(fā)現(xiàn)

⑨ 建造、維護(hù)費(fèi)用都是方便的。

目前流行的這四種裝置的一些主要特性比較見表3-1

表3-1 四種反滲透裝置的主要特性比較

種　類	膜裝填密度m2/m3	操作壓力MPa	透水量m3/m2*d	單位體積產(chǎn)水量m3/m3*d
板框式 管　式 螺旋式 中空纖維式	493 330 660 9200	5.6 5.6 5.6 2.8	0.2 1.02 1.02｀ 0.073	500 336 673 673

注：原料液為500mg/L NaCl，脫鹽率為92%-96%

4 反滲透膜的主要性能參數(shù)與運(yùn)行工況條件

4.1 反滲透的主要性能參數(shù)[8]

1) 透水率。是指單位時(shí)間透過單位膜面積的水量。主要取決于膜的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等因素,但一定的反滲透膜其透水率則取決于運(yùn)行條件;a. 透水率隨溫度的升高而增加,隨工作壓力的增加成比例的上升;b. 透水率隨進(jìn)水濃度的增加而下降;c. 透水率隨回收率的增加而下降。

2) 回收率。即供水對(duì)滲透液的轉(zhuǎn)換率,直接影響除鹽系統(tǒng)的成本。對(duì)于苦鹽水的回收率大約為90 %;高苦鹽水降為60 %-65 %; 工業(yè) 海水系統(tǒng)回收率是35 %-45 %。

3) 膜通量。是表明通過膜表面的一個(gè)特定區(qū)域的水流速度。

對(duì)于地表水是8 GFD-14 GFD(13 L/ m3·h-23 L/ m3·h) ;經(jīng)過反滲透出水是14 GFD-18 GFD(23 L/ m3·h-30 L/ m3·h) ;對(duì)于海水為7 GFD-8 GFD。

4.2 反滲透裝置的運(yùn)行工況條件[8]

為了確保反滲透裝置安全可靠運(yùn)行,選擇一定適宜的工況條件是非常必要的。反滲透裝置的主要工況條件為進(jìn)水pH值、進(jìn)水溫度與運(yùn)行壓力。

1) 進(jìn)水pH 值。對(duì)于醋酸纖維膜運(yùn)行時(shí),水以偏酸性為宜，pH值一般控制在4～7之間，在此范圍外加速膜的水解與老化。目前認(rèn)為pH值在5-6 之間最佳。膜的水解不僅會(huì)引起產(chǎn)水量的減少，而且會(huì)造成膜對(duì)鹽去除能力的持續(xù)性降低，直至膜損壞為止。

2) 進(jìn)水溫度對(duì)產(chǎn)水量有一定的影響,溫度增加1 ℃，膜的透水能力增加約2.7 %。反滲透膜的進(jìn)水溫度底限為5℃-8℃,此時(shí)的滲濾速率很慢。當(dāng)溫度從11℃升至25℃時(shí)，產(chǎn)水量提高50 %。但當(dāng)溫度高于30℃時(shí),大多數(shù)膜變得不穩(wěn)定，加速水解的速度。一般醋酸纖維膜運(yùn)行與保管的最高溫度為35℃，宜控制在25℃-35℃之間。

3) 運(yùn)行壓力。滲透壓與原水中的含鹽量成正比，與膜無關(guān)。提高運(yùn)行壓力后，膜被壓密實(shí)，鹽透過率會(huì)減少，水的透過率會(huì)增加，提高水的回收率。但當(dāng)壓力超過一定限度時(shí)會(huì)造成膜的老化，膜的變形加劇，透水能力下降。

4.3 影響反滲透運(yùn)行參數(shù)的主要因素[9]

膜的水通量和脫鹽率是反滲透過程中關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)將受到壓力、溫度、回收率、給水含鹽量、給水PH值因素的影響。

(1)壓力

給水壓力升高使膜的水通量增大，壓力升高并不影響鹽透過量。在鹽透過量不變的情況下，水通量增大時(shí)產(chǎn)品水含鹽量下降，脫鹽率提高了。

(2)溫度

溫度對(duì)反滲透的運(yùn)行壓力、脫鹽率、壓降影響最為明顯。溫度上升，滲透性能增加，在一定水通量下要求的凈推動(dòng)力減少，因此實(shí)際運(yùn)行壓力降低。同時(shí)溶質(zhì)透過速率也隨溫度的

升高而增加，鹽透過量增加，直接表現(xiàn)為產(chǎn)品水電導(dǎo)率升高。

溫度對(duì)反滲透各段的壓降也有一定的影響，溫度升高，水的粘度降低，壓降減少，對(duì)于膜的通道由于污堵而使湍流程度增強(qiáng)的裝置，粘度對(duì)壓降的影響更為明顯。

(3)回收率

回收率對(duì)各段壓降有很大的影響，在進(jìn)水總流量保持一定的條件下，回收率增加，由于流經(jīng)反滲透高壓側(cè)的濃水流量減少，總壓降降低，回收率減少，總壓降增大，實(shí)際運(yùn)行表明，回收率即使變化很小，如1%，也會(huì)使總壓差產(chǎn)生0. 02MPa左右的變化�；厥章蕦�(duì)產(chǎn)品水電導(dǎo)率的影響取決于鹽透過量和產(chǎn)品水量，一般說來，系統(tǒng)回收率增大，會(huì)增加濃水中的含鹽量，并相應(yīng)增加產(chǎn)品水的電導(dǎo)率。

(4)進(jìn)水含鹽量

對(duì)同一系統(tǒng)來說，給水含鹽量不同，其運(yùn)行壓力和產(chǎn)品水電導(dǎo)率也有差別，給水含鹽量每增加l00ppm，進(jìn)水壓力需增加約0.007MPa，同時(shí)由于濃度的增加，產(chǎn)品水電導(dǎo)率也相應(yīng)的增加。

(5)pH值

各種膜組件都有一個(gè)允許的pH值范圍，即使在允許范圍內(nèi)，pH值對(duì)產(chǎn)品水的電導(dǎo)率也有一定的影響，這是因?yàn)榉礉B透膜本身大都帶有一些活性基團(tuán)，pH值可以影響膜表面的電場(chǎng)進(jìn)而影響到離子的遷移，另一方面pH值對(duì)進(jìn)水中雜質(zhì)的形態(tài)有直接影響，如對(duì)可離解的有機(jī)物，其截留率隨pH值的降低而下降。

5 反滲透的流程

反滲透的流程是由反滲透的設(shè)計(jì)依據(jù)確定的。

5.1 反滲透的流程的設(shè)計(jì)依據(jù)

RO過程應(yīng)視為一個(gè)總的系統(tǒng)，它包含各組成部分及依據(jù)。這些依據(jù)可作為設(shè)計(jì)RO系統(tǒng)時(shí)的入門指南。每一部分與每一交接處都將有合宜的操縱開關(guān)及連接，以保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期使用性能即可靠性。每一部分及每一系統(tǒng)均有可考慮滿足各個(gè)用戶需要的 經(jīng)濟(jì) /性能的折中辦法。我們沿與流程相反的方向來討論：

①最終用途：首先的考慮是產(chǎn)品水的具體用途，它決定了為滿足用戶需要的水質(zhì)和水量。對(duì)飲用水，通常要求滿足公共衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)或世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)超純 電子 工業(yè)用水，水電阻率需達(dá)18MΩcm。然而產(chǎn)品的性能并不嚴(yán)格的要超過所需值，因?yàn)楦哂谒璧漠a(chǎn)水量或產(chǎn)水水質(zhì)將增加產(chǎn)品水的費(fèi)用，產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。

②后處理：在RO透過液使用前，通常需要對(duì)其作些后處理。至少，需要脫氣以去除為控制結(jié)垢對(duì)進(jìn)料水酸化而產(chǎn)生的CO2和進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，以防止下游系統(tǒng)發(fā)生腐蝕。后處理的要求取決于應(yīng)用，需按具體情況加以確定。對(duì)許多工業(yè)應(yīng)用，后處理包括采用樹脂除鹽和紫外線消毒。對(duì)城市應(yīng)用要附加pH調(diào)節(jié)、脫氣及用氯消毒。

③膜：膜為系統(tǒng)的心臟，其性能可受與膜本身及其構(gòu)型無關(guān)的一些因素的影響，例如預(yù)處理及系統(tǒng)的操作與維護(hù)，然而，需根據(jù)進(jìn)料水的水質(zhì)及最終用途仔細(xì)考慮選擇膜材料及膜構(gòu)型。

④操作與維護(hù)：操作與維護(hù)是成功的系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。為了盡早的發(fā)現(xiàn)潛隱的 問題 ，須收集系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)并定期 分析 。若發(fā)生了問題，應(yīng)該采用合宜的尋找故障的技術(shù)，并與膜制造商和/或系統(tǒng)設(shè)計(jì)者切磋商量合宜的消除問題的措施。對(duì)不能控制的結(jié)垢、污染或堵塞，則需經(jīng)常清洗膜以保持膜的性能。在膜裝置中，這些物質(zhì)不可逆的積累將導(dǎo)致流體分布不均和產(chǎn)生濃差極化，這將造成膜通量與鹽截留率的減退，有時(shí)會(huì)使膜材料發(fā)生降解。這些導(dǎo)致了昂貴的膜單元的更換。已開發(fā)出的用于恢復(fù)因結(jié)垢或污染造成的不良的膜性能的技術(shù)，若能及早的識(shí)別出膜需清洗，則這些技術(shù)是非常有效的。清晰劑可用以從膜裝置中將微粒、膠體、生物和有機(jī)物移出。通常的做法是將清洗液按正向流動(dòng)，低壓下通過膜裝置進(jìn)行循環(huán)，直至污染物被去除。很少推薦進(jìn)行反洗。

⑤高壓泵：高壓泵提供膜生產(chǎn)所需產(chǎn)水流量及水質(zhì)的壓力。常用泵的類型是單級(jí)、高速離心泵;柱塞泵;多級(jí)離心泵。通常單級(jí)離心泵效率最低，柱塞泵效率最高。對(duì)于小系統(tǒng)采用高速離心泵，對(duì)于大系統(tǒng)采用多級(jí)離心泵為佳。

⑥預(yù)處理：預(yù)處理即垢的控制， 方法 有pH值的調(diào)節(jié)、緩蝕劑軟化、微生物控制、氯化/脫氯，對(duì)懸浮固體、膠體、金屬氧化物、有機(jī)物等的去除。

5.2 預(yù)處理過程

總的來講反滲透系統(tǒng)是由預(yù)處理過程和膜分離過程組成的。

預(yù)處理過程是指被處理的料液在進(jìn)入膜分離過程前需采用的預(yù)先處理措施。預(yù)處理一般有物理處理、化學(xué)處理和光化學(xué)處理三種。在預(yù)處理過程中可使用各種單元操作，也可以將幾種方法組合使用，預(yù)處理過程的好壞是反滲透膜的分離過程成敗的關(guān)鍵，因此必須嚴(yán)格認(rèn)真的做好預(yù)處理工作。

目前流行的方法主要有以下幾種：

(1)物理法

物理方法包括①沉淀法或氣浮分離法，②砂過濾、預(yù)涂層(助濾劑)過濾、濾筒過濾、精過濾等，③活性炭吸附法，④冷卻或加熱。

(2)化學(xué)法

化學(xué)方法包括①氧化法：利用臭氧、空氣、氧、氯等氧化劑進(jìn)行氧化，②還原法，③pH值調(diào)節(jié)法

(3)光化學(xué)法

光化學(xué)預(yù)處理方法主要指紫外線照射。

采用哪一種預(yù)處理方法，不僅取決于料液的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)，而且還要根據(jù)在膜分離過程中所用組件的類型構(gòu)造作出判斷。實(shí)際運(yùn)行中的故障，一方面是由于膜表面上的分離所帶來的直接污染;另一方面與膜組件本身的構(gòu)造有關(guān)。預(yù)處理所需要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)所用的膜件的不同也不一致。

5.3 反滲透膜分離常見的流程

反滲透膜分離工藝設(shè)計(jì)中常見的流程有如下幾種：

①一級(jí)一段法

這種方式是料液進(jìn)入膜組件后，濃縮液和產(chǎn)水被連續(xù)引出，這種方式水的回收率不高，工業(yè)應(yīng)用較少。另一種形式是一級(jí)一段循環(huán)式工藝，它是將濃水一部分返回料液槽，這樣濃溶液的濃度不斷提高，因此產(chǎn)水量大，但產(chǎn)水水質(zhì)下降。

②一級(jí)多段法

當(dāng)用反滲透作為濃縮過程時(shí)，一次濃縮達(dá)不到要求時(shí)，可以采用這種多步式方式，這種方式濃縮液體體積可減少而濃度提高，產(chǎn)水量相應(yīng)加大。

③兩級(jí)一段法

當(dāng)海水除鹽率要求把NaCl從35000 mg/L降至500mg/L時(shí)，則要求除鹽率高達(dá)98.6%如一級(jí)達(dá)不到時(shí)，可分為兩步進(jìn)行。即第一步先除去NaCl 90%，而第二步再從第一步出水中去除NaCl 89%，即可達(dá)到要求。如果膜的除鹽率低，而水的滲透性又高時(shí)，采用兩步法比較經(jīng)濟(jì)，同時(shí)在低壓低濃度下運(yùn)行時(shí)，可提高膜的使用壽命。

④多級(jí)反滲透流程

在此流程中，將第一級(jí)濃縮液作為第二級(jí)的供料液，而第二級(jí)濃縮液再作為下一級(jí)的供料液，此時(shí)由于各級(jí)透過水都向體外直接排出，所以隨著級(jí)數(shù)增加水的回收率上升，濃縮液體體積減少濃度上升。為了保證液體的一定流速，同時(shí)控制濃差極化，膜組件數(shù)目應(yīng)逐漸減少。

當(dāng)然，在選擇流程時(shí)，對(duì)裝置的整體壽命、設(shè)備費(fèi)、維護(hù)管理、技術(shù)可靠性也必須考慮。例如，需將高壓一級(jí)流程改為兩級(jí)時(shí)，那么就有可能在低壓下運(yùn)行，因而對(duì)膜、裝置、密封、水泵等方面均有益處。

6 反滲透技術(shù)在城市污水的應(yīng)用

反滲透技術(shù)是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的以壓力為驅(qū)動(dòng)力的膜分離技術(shù)。該技術(shù)是從海水、苦咸水淡化而發(fā)展起來的，通常稱為“淡化技術(shù)”。由于反滲透技術(shù)具有無相變、組件化、流程簡(jiǎn)單、操作方便、占地面積小、投資省、耗電低等優(yōu)點(diǎn)，因此在水處理中得到了大量的運(yùn)用。目前反滲透技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海水苦咸水淡化，純水、超純水制備，化工分離、濃縮、提純等領(lǐng)域。工程遍布電力、電子、化工、輕工、煤炭、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。

6.1 在美國反滲透法生活污水處理[1]

在美國，反滲透法曾作為生活污水是一種深度處理方法而進(jìn)行 研究 。過去深度處理一般是將污水的二級(jí)處理的排水(活性污泥生化處理后的出水)再進(jìn)行混凝、過濾、活性炭吸附處理等，但對(duì)除鹽過程卻一直未予考慮。目前由于全球性水源緊張，各國都在大力推行節(jié)約用水，在大型工業(yè)城市，將城市污水處理后再回用于工業(yè)是今后的發(fā)展方向�；�?qū)⒊鞘形鬯疃忍幚砗笞鳛榇笮徒ㄖ�、家庭洗刷的用水、灌溉及綠化用水，即“中水”來源。以往的除鹽方法主要有離子交換樹法和電滲析法，但這些方法不能去除水中的有機(jī)物及不溶性雜質(zhì)，把反滲透法作為彌補(bǔ)這一不足的一種方法，并進(jìn)行研究，其中加里福尼亞的波莫納(Pomona) 的試驗(yàn)是與聯(lián)邦污水管理局(FWPCA)進(jìn)行協(xié)作，主要是確定反滲透的脫鹽效果、對(duì)有機(jī)物及富營(yíng)養(yǎng)化成分的去除程度，還對(duì)運(yùn)行中防止污染的方法及經(jīng)濟(jì)性作出評(píng)價(jià)，波莫納的試驗(yàn)流程如圖1所示。試驗(yàn)分兩組進(jìn)行，第一組用85個(gè)膜組件，第二組用68個(gè)膜組件，第一組水的回收率初期為80% ，后期降為78%，第二組水的回收率初期為80%，后期降為64%。

6.2 在日本反滲透法生活污水處理[1]

在日本東京，建筑面積在3萬m2以上的高層建筑，其循環(huán)用水量在100 m3/ d 的場(chǎng)所，如不建設(shè)中水道就拿不到建筑許可證。大樓排水可分為;比較干凈的排水，如洗手、洗臉、空調(diào)排水、洗衣排水;比較臟的排污水，如廚房水等。對(duì)這類生活污水的處理要求處理設(shè)備效率高，對(duì)負(fù)荷的變動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)容易，水的回收率大，設(shè)備體積小，不發(fā)出惡臭。而反滲透能夠滿足這些要求。在北九州地區(qū)及大阪地區(qū)，用反滲透(中壓及低壓) 進(jìn)行200 m3/d的下水再生利用試驗(yàn)，再生水水質(zhì)見表2。采取的流程如下;

北九州地區(qū);經(jīng)二級(jí)處理的下水—細(xì)濾網(wǎng)—斜板沉淀池—精過濾—反滲透(中空纖維2. 0-2.5MPa) —再生水(200 m3/d) 。

大阪地區(qū);經(jīng)二級(jí)處理的下水—斜板沉淀污—無煙煤過濾—反滲透(螺旋式組件2.0-3.0MPa) 。

表2 原水和再生水水質(zhì)

組別	項(xiàng)目	料液/mg/L	透過水/mg/L	濃縮液/mg/L	去除率/%
1	COD	10. 8	1. 7	43. 8	93.8
	NH3– N	9. 2	1. 7	49. 0	94.2
	NO3- N	2. 4	0. 8	7. 5	84.0
	PO4– P	10. 1	0. 2	57.7	99.4
	TDS	623	73	3 402	96.4
13	COD	12. 2	1. 9	37.2	92.3
	NH3– N	5. 3	1. 5	26. 1	90. 1
	NO3－N	12. 2	6. 0	34. 9	74. 6
	PO4－P	9. 0	1. 4	43. 2	94. 6
	TDS	543	145	2 738	91. 2
2	COD	11. 4	0. 7	37. 4	97. 1
	NH3 – N	17. 1	2. 9	59. 9	92. 5
	NO3－N	2. 1	0. 8	8. 9	85. 5
	PO4 – P	9. 7	0.07	39. 8	99. 7
	TDS	552	51 2	576	96. 7

6.3 在我國反滲透法生活污水處理

反滲透技術(shù)于80年代初在我國得到應(yīng)用，首先用于電子工業(yè)超純水及飲料業(yè)用水的制備，而后用于電廠用水處理，90年代起在飲用水處理方面獲得普及。反滲透技術(shù)在我國工業(yè)水處理方面應(yīng)用得比較多，但在城市污水處理方面，目前大部分還停留在實(shí)驗(yàn)室小試階段，哈爾濱工業(yè)大學(xué)曾做過這方面的中試研究[2]，利用組合膜工藝來進(jìn)行城市含鹽污水回用處理試驗(yàn)研究。

7 反滲透膜的發(fā)展趨勢(shì)

最初反滲透是以脫鹽為目的開發(fā)的，對(duì)膜的要求也只是為分離無機(jī)鹽和水，隨著反滲透用途的擴(kuò)大，目前已達(dá)到根據(jù)用途對(duì)膜的構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)的階段。目前將傳統(tǒng)的中壓膜改為低壓膜或超低壓膜的動(dòng)向非�；钴S，其發(fā)展趨勢(shì)概括如下：

在脫鹽領(lǐng)域中，對(duì)于海水淡化由高壓(5-7 MPa)向超高壓(8-8.5 MPa);對(duì)于咸水淡化將向脫鹽(地下水、江河水)、廢水處理(工業(yè)廢水、城市污水)和超純水(電子工業(yè)用水、醫(yī)療用水)等三方面發(fā)展;對(duì)處理壓強(qiáng)將由中壓(3-4 MPa)向低壓(1-2 MPa)甚至超低壓(1 MPa以下);同時(shí)在有用物質(zhì)濃縮回收領(lǐng)域會(huì)有更大的發(fā)展[10]。

目前，在海水淡化方面，利用復(fù)合膜成功的達(dá)到了高脫鹽率。在咸水淡化方面，目前將傳統(tǒng)的中壓膜改為低壓膜或超低壓膜，并保持脫鹽率不變(或提高)，可以說是 時(shí)代 的潮流。

反滲透工程應(yīng)用的另一個(gè)發(fā)展方向是反滲透膜組器與超濾、微濾、納濾、EDI等組器的有機(jī)地組合應(yīng)用，充分發(fā)揮各種膜分離技術(shù)的特性，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)工程，達(dá)到濃縮、分離、提純的目的。

鑒于RO技術(shù)的最近進(jìn)展，在不久的將來，該領(lǐng)域中可望有如下的發(fā)展[11]：

(1) 將開發(fā)去除小的氯化物有機(jī)分子的聚合物膜。

(2) 將開發(fā)分離烴混合物的無機(jī)RO膜。

(3) 以動(dòng)力膜為基礎(chǔ)，將開發(fā)出無機(jī)和有機(jī)混合材料膜。

(4) 采用更先進(jìn)的物理方法獲悉膜的結(jié)構(gòu)及膜中的液體的結(jié)構(gòu)。

(5) 以控制聚合物體球粒的尺寸及球粒中聚合物的密度來控制膜的孔尺寸。

(6) 聚合物球粒的概念也將被用于復(fù)合膜的設(shè)計(jì)。

(7) 在膜孔尺寸和聚合物-溶液相互作用基礎(chǔ)上，將發(fā)展更精確的傳遞 理論 。

(8) 由控制膜孔尺寸和膜溶質(zhì)相互作用，將開發(fā)能將混合溶質(zhì)分級(jí)的膜。

(9) 膜污染將被膜的設(shè)計(jì)及膜組件的設(shè)計(jì)所控制。

(10) RO和其它分離過程的混合分離系統(tǒng)將日益增長(zhǎng)的滲入化學(xué)工業(yè)和有關(guān)工業(yè)，越來越多的將化學(xué)和生物反應(yīng)與膜分離技術(shù)相結(jié)合。

總之，反滲透法除在水處理方面有著廣泛的用途外，在化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)以及氣體分離等許多學(xué)科和領(lǐng)域都有著極其廣泛的應(yīng)用，特別是隨著膜技術(shù)的發(fā)展。其潛在應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)不斷擴(kuò)大，這門新興的反滲透 科學(xué) 將會(huì)在今后的科學(xué)技術(shù)發(fā)展中大顯身手，發(fā)揮更大的作用。

參考 文獻(xiàn)

[1] 王炳強(qiáng)， 崔樹寶. 反滲透膜法處理城市污水技術(shù)的探析.天津化工.2003年11月，第17卷第6期

[2] 范振強(qiáng). 組合膜工藝城市含鹽污水回用處理試驗(yàn) 研究 哈爾濱 工業(yè) 大學(xué)碩士學(xué)位論文 20031201。

[3] 邵剛編著. 膜法水處理技術(shù). 第2版. 北京：冶金工業(yè)出版社，2000

[4] 王湛編著. 膜分離技術(shù)基礎(chǔ)，化學(xué)工業(yè)出版社，2000

[5] Sourirajan編. 殷琦等譯. 反滲透與合成膜，1987.6， 中國 建筑工業(yè)出版社，第I版，21-4

[6] 程秀梅. 膜分離技術(shù)制取飲用凈水的初步研究. 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文. 2003.4.1

[7] 劉茉娥編著. 膜分離法技術(shù)的 應(yīng)用 ，化學(xué)工業(yè)出版社，2001

[8] 馮海軍. 楊云龍. 淺析反滲透技術(shù)在污水回用中的應(yīng)用. 山西建筑第30卷第21期2004年11月

[9] 田茂東，許士勇. 影響 反滲透運(yùn)行的因素及運(yùn)行參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化. 山東電力技術(shù). 2004年第6期

[10] 高以洹，松木豐等. 日本NF膜、低壓超低壓RO膜及應(yīng)用技術(shù)的 發(fā)展 ， 膜 科學(xué) 與技術(shù).1998(5)

[11] 解利晰，張耀江. 反滲透海水淡化技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J]，中國給水排水.2000，16