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技術支持
反滲透/納濾基本原理
2013-1-20

半透膜

半透膜是具有選擇性透過性能的薄膜。當液體或氣體通過半透膜時,一些組分透過,而另外一些組分被截留。實際上半透膜對于任何組分都有透過性,只是透過的速率相差很大。在反滲透過程中,溶劑(水)的透過速率遠遠大于溶解在水中的溶質(鹽分)。通過半透膜實現了溶劑和溶質的分離,得到純水以及濃縮的鹽溶液。

 

滲透

滲透是當流體在跨越半透膜屏障時的一種自然過程。如果將一箱純水用一張半透膜垂直分為兩部分,純水與理想半透膜的兩面以相同的溫度和壓力接觸,在這樣的條件下沒有跨越半透膜的水的流動產生,因為在膜兩側的化學勢完全相等。如果在其中一側加入溶解性鹽,鹽溶液一邊的化學勢降低了。純水便會向鹽溶液一側滲透,從而產生一個滲透流,直到化學勢的平衡重新建立為止。

 

滲透壓

按照科學術語,在半透膜的兩邊存在一個“化學勢”(離子或溶質分子的濃度差)的差值,通過溶液的滲透過程對化學勢差進行補償。當平衡重新建立時,在半透膜的兩側形成了一個水位差即靜壓差,這個壓力差便是滲透壓。滲透壓是溶液本身的性質,取決于溶液濃度,與半透膜沒有關系。

 

反滲透膜工作原理

對透過的物質具有選擇性的薄膜稱為半透膜,一般將只能透過溶劑而不能透過溶質的薄膜稱之為理想半透膜。當把相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置于半透膜的兩側時,稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發地向濃溶液一側流動,這一現象為滲透。當滲透達到平衡時,濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一個壓差,此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質,即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關而與半透膜的性質無關。若在濃溶液一側施加一個大于滲透壓的壓力時,溶劑的流動方向將與原來的滲透方向相反,開始從濃溶液向稀溶液一側流動,這一過程稱為反滲透。反滲透是滲透的一種反向遷移運動,是一種在壓力驅動下,借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質與溶劑分開的分離方法,它已廣泛應用于各種液體的提純與濃縮,其中最普遍的應用實例便是在水處理工藝中,用反滲透技術將原水中的無機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質去除,以獲得高質量的純凈水。

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