崔洪友

3 反渗透反渗透(Reverse Osmosis , RO) 是利用反渗透膜选择性地只允许溶剂(通常是水) 透过而截留离子性物质的特性,以膜两侧静压差为推动力,克服溶剂的渗透压,实现对液体混合物分离的膜过程。反渗透膜的选择透过性与组分在膜中的溶解、吸附和扩散有关,因而与膜孔的大小、结构有关、膜的物理化学性质有密切关系。在反渗透分离过程中,化学因素(膜及其表面特性) 起主导作用。反透过过程机理的解释主要有三种理论模型:氢键理论模型、优先吸附- 毛细管流理论模型和溶剂与溶质透膜理论模型。氢键理论认为,水透过膜是由于水分子和膜的活化点形成新氢键和断开旧氢键的过程。即在高压作用下,溶液中水分子和膜表皮层活化点缔合,原活化点上的结合水解离出来,解离出来的水分子继续和下一个活化点缔合,并解离出下一个结合水。水分子通过一连串的缔合- 解离过程,依次从一个活化点转移到下一个活化点,直至离开表皮层,进入多孔层。优先吸附- 毛细管流理论把反渗透膜看作一种微细多孔结构物质,具有选择性吸附水分子而排斥溶质分子的化学特性。当水溶液与膜接触时,膜表面优先吸附水分子,在界面上形成一层不含溶质的纯水分子层,其厚度视界面性质而异,或为单分子层或为多分子层。在外压作用下,界面水层在膜孔内产生毛细管流连续地透过膜。溶剂与溶质透膜机理则认为是由于溶剂与溶质在膜中的溶解,然后在化学位差的推动力下,从膜的一侧向另一侧进行扩散,直至透过膜。在应用研究方面,上世纪70 年代美国的Porter等人开始将RO 用于印染废水的处理,实验考察了对18 种染料的回收和再利用的情况。内压管式醋酸纤维膜、中空纤维聚酰胺膜、卷式醋酸纤维膜以及外压管式Zr (Ⅳ) 氧化物- PAA 动态膜的脱色率都> 99 % ,COD 去除率> 92 % ,透过液可重新使用。Liu 等考察了反渗透对13 种酸性、碱性染料溶液的分离效果

4 纳滤纳滤(Nanofilt ration ,NF) 也是一种压力驱动型膜分离过程。纳滤膜的截留分子量介于反渗透和超滤之间,约为200～2000 Da ,其膜孔约为1 nm 左右。纳滤膜多为荷电的复合膜,具有不对称结构,其表面分离层由聚电解质构成,因而对无机盐具有一定的截留率。NF 对于不同价态的离子存在Donnan 效应。物料的荷电性、离子价数和浓度对膜的分离效都有很大影响。NF 能够截留低分子量化合物和二价盐,并对水具有软化作用。