滲透是人們?cè)谧匀唤绯S龅降囊环N現(xiàn)象,如果將一箱純水用一張半透膜垂直分為兩部分,只有溶劑能夠透過薄膜,溶質(zhì)卻不能通過,所以稱「半透膜」。純水與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產(chǎn)生跨越半透膜的流動(dòng)水,因?yàn)樵谀蓚?cè)的化學(xué)勢(shì)完全相等。如果在其中一側(cè)加入溶解性鹽,鹽溶液一邊的化學(xué)勢(shì)降低了。純水便會(huì)向鹽溶液一側(cè)滲透,從而產(chǎn)生一個(gè)滲透流,直到化學(xué)勢(shì)的平衡重新建立為止。
半滲透是具有選擇性透過性能的薄膜。當(dāng)液體或氣體通過半透膜時(shí),一些組分透過,而另外一些組分被截留。實(shí)際上半透膜對(duì)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,溶劑的透過率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶解在水中的溶質(zhì)。通過半透膜實(shí)現(xiàn)了溶劑和溶質(zhì)的分離,得到純水以及濃縮鹽溶液。純水面與鹽液面的高差或壓差即稱為鹽液的滲透壓。
當(dāng)在鹽水一側(cè)施加一個(gè)外壓力,原有的平衡會(huì)受到影響。外加壓力將會(huì)使鹽溶液一側(cè)的化學(xué)勢(shì)增加,使鹽水中的水透過半滲透膜流向純水一側(cè)。這種現(xiàn)象便是反滲透。反滲透過程的驅(qū)動(dòng)力是外加壓力,反滲透分離所需的能量與鹽水的濃度直接相關(guān)。因此,從鹽水反滲透出純水,鹽的濃度越高,所需能耗也越高。反滲透是利用反滲透膜選擇性的只能透過溶劑和截流離子物質(zhì)的性質(zhì),以膜兩側(cè)靜壓差為推動(dòng)力,克服溶劑的滲透壓,使溶劑通過反滲透膜而實(shí)現(xiàn)對(duì)液體混合物進(jìn)行分離的膜過程。它屬于壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)。
反滲透技術(shù)是對(duì)含鹽水施以外界推動(dòng)力以克服滲透壓而使水分子通過膜的逆向滲透過程。我國20世紀(jì)70年代就開始采用反滲透技術(shù)制備除鹽水,但因膜的內(nèi)在質(zhì)量及脫鹽率較低等問題,一直沒有得到推廣應(yīng)用。近年來,反滲透技術(shù)得到了迅速發(fā)展,經(jīng)過反滲透處理后,可除去水中99%的鹽分及二氧化硅,并能除去水中 99.5%的鈣、鎂成分。
反滲透水處理工藝基本上屬于物理方法,它在諸多方面具有傳統(tǒng)的水處理方法所沒有的優(yōu)點(diǎn):
反滲透是在室溫條件下,采用無相變的物理方法得以使水淡化、純化;
水的處理僅靠水的壓力作為推動(dòng)力,其能耗在許多物理處理方法中最低;
不用大量的化學(xué)藥劑和酸堿再生處理;
無化學(xué)廢液及廢酸、堿的排放,無環(huán)境污染;
設(shè)備占地面積少,所占空間小;
運(yùn)行維護(hù)和設(shè)備維修工作極少。
隨著膜技術(shù)的發(fā)展,與傳統(tǒng)離子交換除鹽方式相比,其較為經(jīng)濟(jì)的含鹽量分界點(diǎn)也在逐步降低。反滲透除鹽方式越來越顯示出其性能上的優(yōu)越性和技術(shù)上的先進(jìn)性。
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