凈水設(shè)備RO反滲透技術(shù)及其原理
RO反滲透技術(shù)是純水設(shè)備常用的一項(xiàng)水處理技術(shù)之一，反滲透又稱逆滲透，最早在1953年由美國(guó)的佛羅里達(dá)大學(xué)的Reid等人最早提出，RO反滲透技術(shù)生產(chǎn)的水純凈度是人類(lèi)掌握的一切之水技術(shù)中最高的，潔凈度幾乎達(dá)到百分之一百。聽(tīng)了這個(gè)數(shù)字你是不是很驚訝？那么你知道RO反滲透技術(shù)工作原理是怎樣的嗎？
RO反滲透工作原理為: 在外力的作用下, 借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開(kāi)，從而達(dá)到濃縮、提純或分離的目的，可以從水中除去90% 以上的溶解性鹽類(lèi)和99% 以上的膠體微生物及有機(jī)物等。
現(xiàn)在學(xué)術(shù)界對(duì)于反滲透分離機(jī)理的解釋主要流行以下三種理論：
1、溶解-擴(kuò)散模型
Lonsdale等人提出解釋反滲透現(xiàn)象的溶解-擴(kuò)散模型。他將反滲透的活性表面皮層看作為致密無(wú)孔的膜，并假設(shè)溶質(zhì)和溶劑都能溶于均質(zhì)的非多孔膜表面層內(nèi)，各自在濃度或壓力造成的化學(xué)勢(shì)推動(dòng)下擴(kuò)散通過(guò)膜。溶解度的差異及溶質(zhì)和溶劑在膜相中擴(kuò)散性的差異影響著他們通過(guò)膜的能量大小。其具體過(guò)程分為：第一步，溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)表面外吸附和溶解；第二步，溶質(zhì)和溶劑之間沒(méi)有相互作用，他們?cè)诟髯曰瘜W(xué)位差的推動(dòng)下以分子擴(kuò)散方式通過(guò)反滲透膜的活性層；第三步，溶質(zhì)和溶劑在膜的透過(guò)液側(cè)表面解吸。在以上溶質(zhì)和溶劑透過(guò)膜的過(guò)程中，一般假設(shè)第一步、第三步進(jìn)行的很快，此時(shí)透過(guò)速率取決于第二步，即溶質(zhì)和溶劑在化學(xué)位差的推動(dòng)下以分子擴(kuò)散方式通過(guò)膜。由于膜的選擇性，使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質(zhì)的滲透能力，不僅取決于擴(kuò)散系數(shù)，并且決定于其在膜中的溶解度。
2、 優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流理論
當(dāng)液體中溶有不同種類(lèi)物質(zhì)時(shí)，其表面張力將發(fā)生不同的變化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有機(jī)物質(zhì)，可使其表面張力減小，但溶入某些無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，反而使其表面張力稍有增加，這是因?yàn)槿苜|(zhì)的分散是不均勻的，即溶質(zhì)在溶液表面層中的濃度和溶液內(nèi)部濃度不同，這就是溶液的表面吸附現(xiàn)象。當(dāng)水溶液與高分子多孔膜接觸時(shí)，若膜的化學(xué)性質(zhì)使膜對(duì)溶質(zhì)負(fù)吸附，對(duì)水是優(yōu)先的正吸附，則在膜與溶液界面上將形成一層被膜吸附的一定厚度的純水層。它在外壓作用下，將通過(guò)膜表面的毛細(xì)孔，從而可獲取純水。
3、 氫鍵理論
在醋酸纖維素中，由于氫鍵和范德華力的作用，膜中存在晶相區(qū)域和非晶相區(qū)域兩部分。大分子之間存在牢固結(jié)合并平行排列的為晶相區(qū)域，而大分子之間完全無(wú)序的為非晶相區(qū)域，水和溶質(zhì)不能進(jìn)入晶相區(qū)域。在接近醋酸纖維素分子的地方，水與醋酸纖維素羰基上的氧原子會(huì)形成氫鍵并構(gòu)成所謂的結(jié)合水。當(dāng)醋酸纖維素吸附了第一層水分子后，會(huì)引起水分子熵值的極大下降，形成類(lèi)似于冰的結(jié)構(gòu)。在非晶相區(qū)域較大的孔空間里，結(jié)合水的占有率很低，在孔的中央存在普通結(jié)構(gòu)的水，不能與醋酸纖維素膜形成氫鍵的離子或分子則進(jìn)入結(jié)合水，并以有序擴(kuò)散方式遷移，通過(guò)不斷的改變和醋酸纖維素形成氫鍵的位置來(lái)通過(guò)膜。 在壓力作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點(diǎn)--羰基上的氧原子形成氫鍵，而原來(lái)水分子形成的氫鍵被斷開(kāi)，水分子解離出來(lái)并隨之移到下一個(gè)活化點(diǎn)并形成新的氫鍵，于是通過(guò)一連串的氫鍵形成與斷開(kāi)，使水分子離開(kāi)膜表面的致密活性層而進(jìn)入膜的多孔層。由于多孔層含有大量的毛細(xì)管水，水分子能夠暢通流出膜外。
