反渗透除盐原理及反渗透膜分类
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反渗透除盐原理及反渗透膜分类
反渗透是20世纪60年代发展起来的一项新的薄膜分离技术,是依靠渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。
要了解反渗透法除盐原理,先要了解“渗透”的概念。
渗透是一种物理现象,当两种含有不同浓度盐类的水,如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现,含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中,而所含的盐分并不渗透,这样,逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止。
然而,要完成这一过程需要很长时间,这一过程也称为自然渗透。
但如果在含盐量高的水侧,试加一个压力,其结果也可以使上述渗透停止,这是的眼里称为渗透压力。
如果压力再加大,可以使水向反方向渗透,而盐分剩下。
因此,反渗透除盐的原理,就是在有盐分的水中(如盐水),施以比自然渗透压力更大的压力,使渗透向相反方向进行,把原水中的水分子压到膜的另一边,变成洁净的水,从而达到除去水中盐分的目的,这就是反渗透除盐原理。
如下图所示:
目前,反渗透如以其膜材料化学组成的来分,主要有纤维素膜和非纤维素膜两大类。
如按膜材料的物理结构来分,大致可分为非对称膜和复合膜等。
在纤维素类膜最广泛使用的是醋酸纤维素膜(简称CA膜)。
该膜总厚度约为100um,其表层的厚度约为0.25um,表皮层中布满微孔,孔径约0.5~1.0nm,故可以滤除极细的粒子,而多孔支撑的孔径很大,约有几百nm,故该种不对称结构的膜又称为非对称膜。
在反渗透操作中,醋酸纤维素膜只有表皮层与高压原水接触才能达到预期的脱盐效果,决不能倒置。
非纤维素类膜以芳香聚酰胺为主要品种,其他还有聚哌嗪酰胺膜,聚苯骈咪唑膜,聚砜酰胺膜,聚四氟乙烯接枝膜,聚乙烯亚胺膜等等。
近年来发展起来的聚酰胺符合膜,是由一层聚酰无纺织物作支持层,由于聚酰无纺织物非常不规则并且太疏松,不适合作为盐屏障层的底层,因而将微孔工程塑料聚砜浇铸在无纺织物表面上。
聚砜层表面的孔控制在大约15nm。
屏障层采用高交联度的芳香聚酰胺,厚度大约在200nm。
高交联度芳香聚酰胺由苯三酰氯和苯二胺聚合而成。
由于这种膜是由三层不同材料符合而成故称为符合膜。