反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。因?yàn)樗妥匀粷B透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以使用大于滲透壓的反滲透壓力，即反滲透法，達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。
1）基本原理
把相同體積的稀溶液（如淡水）和濃液（如海水或鹽水）分別置于一容器的兩側(cè)，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過(guò)半透膜，向濃溶液側(cè)流動(dòng)，濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個(gè)壓力差，達(dá)到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲透壓，滲透壓的大小決定于濃液的種類，濃度和溫度，與半透膜的性質(zhì)無(wú)關(guān)。若在濃溶液側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，濃溶液中的溶劑會(huì)向稀溶液流動(dòng)，此種溶劑的流動(dòng)方向與原來(lái)滲透的方向相反，這一過(guò)程稱為反滲透。
2）水處理應(yīng)用
與其他傳統(tǒng)分離工程相比，反滲透分離過(guò)程有其*的優(yōu)勢(shì)：
（1）壓力是反滲透分離過(guò)程的主動(dòng)力，不經(jīng)過(guò)能量密集交換的相變，能耗低；
（2）反滲透不需要大量的沉淀劑和吸附劑，運(yùn)行成本低；
（3）反滲透分離工程設(shè)計(jì)和操作簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短；
（4）反滲透凈化效率高，環(huán)境友好。因此，反滲透技術(shù)在生活和工業(yè)水處理中已有廣泛應(yīng)用，如海水和苦咸水淡化、科研和工業(yè)用水的生產(chǎn)、純水和超純水的制備、工業(yè)廢水處理、食品加工濃縮、氣體分離等。
①海水和苦咸水淡化
20世紀(jì)60年代以來(lái)，反滲透脫鹽已成為一種獲取飲用水的重要途徑，是解決淡水資源緊缺的一種有效方法。反滲透脫鹽技術(shù)主要應(yīng)用在兩個(gè)方面：海水淡化和苦咸水脫鹽。
海水淡化裝置中約有30%是利用反滲透技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)反滲透膜可除去海水中99%以上的鹽離子，得到可年阿什克倫建造了當(dāng)時(shí)大的反滲透海水淡化裝置，產(chǎn)水量為3.3×105m3·d-1，占到以色列全部水需求量的15%，產(chǎn)水成本約為0.53美元·m-3。我國(guó)的反滲透海水淡化站位于大連市長(zhǎng)海縣。
苦咸水在我國(guó)北方地區(qū)分布較為廣泛，含鹽離子較多，可通過(guò)反滲透技術(shù)進(jìn)行除鹽淡化處理，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。馬蓮河流域示范工程利用馬蓮河上游環(huán)江苦咸水資源，采用反滲透膜技術(shù)，建立1000m3·d-1苦咸水淡化工程，出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，有效解決了環(huán)縣城區(qū)5萬(wàn)居民飲水問(wèn)題。何緒文、姚永毅、孫魏等均對(duì)苦咸水進(jìn)行過(guò)反滲透處理的實(shí)驗(yàn)研究，系統(tǒng)脫鹽率>95%，出水水質(zhì)優(yōu)于國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
海水和苦咸水淡化是反滲透技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，存在的問(wèn)題仍然是操作壓力偏高，能耗較大，另外海水中的Cl-對(duì)反滲透膜也有較大的污染，阻礙了反滲透技術(shù)在該領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣。低壓、低能耗、抗污染、抗氧化的反滲透膜正在積極的研發(fā)之中，以便從根本上解決現(xiàn)在存在的問(wèn)題。
②純水和超純水的制備
反滲透+混床水處理技術(shù)改進(jìn)了原來(lái)的全離子交換制水工藝，運(yùn)行期間，產(chǎn)水增加，水質(zhì)改善，大幅度降低了制水成本。此外，許多科研人員均對(duì)反滲透+電去離子法制取純水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到了預(yù)期結(jié)果，證實(shí)了反滲透+電去離子法制取高純水的可行性。通過(guò)控制反滲透的級(jí)數(shù)可制取不同純度脫鹽水。隨著反滲透級(jí)數(shù)的增加，脫鹽水的純度提高，但是出水量減少，水利用率降低，因此，反滲透裝置連用一般不會(huì)超過(guò)二級(jí)，通常將反滲透與電去離子技術(shù)聯(lián)用，不僅克服了反滲透出水不能*除鹽的不足，還可以提高電去離子裝置的進(jìn)水水質(zhì)，防止電去離子設(shè)備損壞，提高整體凈水效果。
③工業(yè)廢水處理
工業(yè)廢水處理是除脫鹽和純水的制備領(lǐng)域外，反滲透技術(shù)應(yīng)用最多的一個(gè)領(lǐng)域。工業(yè)廢水處理具有降低生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)廢水資源化等多重意義。由于反滲透膜對(duì)進(jìn)水要求較高，運(yùn)用反滲透技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行深度處理時(shí)，往往還要結(jié)合沉降、混凝、微濾、超濾、活性炭吸收、pH調(diào)節(jié)等預(yù)處理工藝。
④重金屬?gòu)U水處理
反滲透技術(shù)在重金屬?gòu)U水處理中應(yīng)用較早，國(guó)內(nèi)外均對(duì)此進(jìn)行了大量的研究。早在20世紀(jì)70年代，反滲透技術(shù)已經(jīng)在電鍍廢水處理中有所應(yīng)用，主要是大規(guī)模用于鍍鎳、鉻、鋅漂洗水和混合重金屬?gòu)U水的處理。
膜分離技術(shù)濃縮電鍍鎳漂洗水，鎳離子的截留率大于99%，經(jīng)一級(jí)納濾和兩級(jí)反滲透濃縮后，濃縮液中鎳離子濃度達(dá)到50g·L-1，透過(guò)液可經(jīng)處理后再次回用。張連凱對(duì)印制電路板加工酸洗車間產(chǎn)生的重金屬?gòu)U水調(diào)節(jié)pH至中性后采用超濾+反滲透工藝進(jìn)行中試，反滲透系統(tǒng)對(duì)Cu2+和溶解性總固體的去除率分別為99.9%和98.9%。
⑤印染廢水處理
印染紡織廢水不僅色度高、水量大，而且成分十分復(fù)雜，廢水中含有染料、漿料、油劑、助劑、酸堿、纖維雜質(zhì)以及無(wú)機(jī)鹽等，染料結(jié)構(gòu)中還含有很多較大生物毒性的物質(zhì)，如硝基和胺類化合物以及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素，如不經(jīng)處理直接排放，必將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
超濾+反滲透雙膜技術(shù)處理印染廢水，超濾能夠有效地去除廢水中大分子有機(jī)物，降低濁度，使進(jìn)水水質(zhì)達(dá)到反滲透膜的要求，經(jīng)反滲透處理后，有機(jī)物和鹽的去除率可分別達(dá)99%和93% 以上，產(chǎn)水化學(xué)需氧量小于10mg·L-1，電導(dǎo)率小于80μS·cm-1，產(chǎn)水滿足大部分印染工藝用水標(biāo)準(zhǔn)。鐘璟采用中空纖維超濾膜和反滲透技術(shù)處理羊毛印染廢水，操作壓力為0.1MPa，流速為1500L·h-1的條件下，色度、含鹽量等指標(biāo)均有顯著的降低，COD值、色度達(dá)標(biāo)排放。
⑥電廠循環(huán)廢水處理
電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)對(duì)水的消耗量很大，占到純火力發(fā)電廠用水的80%，熱電廠用水的50%以上，對(duì)循環(huán)排放水進(jìn)行回收處理，產(chǎn)水作為循環(huán)補(bǔ)充水或鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的水源，不僅防止了對(duì)環(huán)境造成污染，還可以有效節(jié)約水資源，降低生產(chǎn)成本。
超濾+反滲透技術(shù)聯(lián)合操作對(duì)電廠循環(huán)排污水進(jìn)行處理，投運(yùn)以來(lái)，反滲透系統(tǒng)運(yùn)行良好，產(chǎn)水量68m3·h-1，電導(dǎo)率小于35μS·cm-1，脫鹽率高于97%。雙膜法水處理工藝，經(jīng)過(guò)超濾+二級(jí)反滲透+混床處理后的精脫鹽水可供電廠鍋爐及干熄焦使用，日產(chǎn)精脫鹽水15000t。超濾—反滲透組合工藝處理循環(huán)冷卻排污水做了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，反滲透系統(tǒng)各段運(yùn)行壓力平穩(wěn)，產(chǎn)水滿足回用的要求。陳穎敏采用連續(xù)微濾 + 反滲透技術(shù)對(duì)循環(huán)排污水進(jìn)行預(yù)除鹽，反滲透系統(tǒng)脫鹽率達(dá)98%以上。
⑦化工廢水處理
采用離子交換法生產(chǎn)K2CO3的生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的NH4Cl廢水，為了節(jié)約用水和*解決NH4Cl廢水排放問(wèn)題，張繼臻采用選擇離子交換、反滲透膜分離和低溫多效閃蒸相結(jié)合的方法，將低濃度NH4Cl廢水進(jìn)一步濃縮回收，使廢水由達(dá)標(biāo)排放轉(zhuǎn)變?yōu)槿炕厥绽?，達(dá)到*。
石油化工廢水成分復(fù)雜，除含有油、硫、苯、酚、氰、環(huán)烷酸等有機(jī)物以外，還含有金屬鹽、反應(yīng)殘?jiān)?，污染物濃度高且難降解，水量及酸堿度波動(dòng)較大，傳統(tǒng)的水處理工藝很難達(dá)到資源回收再利用的 目的。
反滲透一般作為工業(yè)廢水終端處理，對(duì)水中的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物、重金屬離子等都有很高的截留率，出水水質(zhì)優(yōu)良，可回用作冷卻水或工藝用水循環(huán)利用，不僅節(jié)約了新鮮水的使用量，節(jié)約生產(chǎn)成本，還減少了污水的排放量，對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展都有著重要意義，對(duì)缺水地區(qū)具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
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