王道明

摘 要：如今國內在反滲透技術中已取得了更多的技術成就。長期以來，以反滲透技術為主的各種膜分離技術所產生的市值巨大，并在水處理行業(yè)中已經得到大量的運用，值得人們深入研究實踐，不斷強化探索。該文將首先介紹反滲透技術的概念原理，并就反滲透技術在水處理中出現的各種主流應用列舉分析。

關鍵詞：反滲透技術 水處理 科學應用

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0121-02

現階段，國內的反滲透技術發(fā)展正向世界先進水平不斷邁進，并于國內應用中體現出范圍不斷拓展、技術不斷增強的特點。反滲透技術作為膜分離技術中的一種，從20世紀90年代后期開始，就創(chuàng)造了不斷翻升的年使用量。國內工業(yè)反滲透膜元件市場中，每一年銷量以及使用量都有更大幅度的提升，為全行業(yè)創(chuàng)造了可觀的經濟產值。人們樂觀地指出，水處理行業(yè)必然能夠在未來得到更深入、系統(tǒng)的反滲透技術應用，對于反滲透技術在水處理中的應用研究顯得意義重大。

1 反滲透技術的概念原理

反滲透技術，業(yè)界稱為RO（Reverse Osmosis），主要是利用存在于膜兩側的壓力差為動力從而實現膜的分離過濾。這項技術源自美國，是出自20世紀60年代的航天技術的延伸與轉化，在軍用領域實現民用技術推廣后，目前已經成功進入到更多科研領域。反滲透膜的孔徑極限可至10-9m，實現納米級。在特定壓力影響中，水分子將穿透反滲透膜，而其他液體中不同物質將成為被反滲透膜阻隔過濾的雜質，這些雜質可能是某些金屬離子、無機鹽類、膠體、細菌、微生物等，如此就能夠對水體進行凈化，并對可濾純凈水與不可濾濃縮水進行合理區(qū)分。

反滲透技術的基本原理是：若存在理想狀態(tài)的半透膜體，可將純水與鹽水相離隔開，此模體將僅完成水分子的穿透過濾，并阻止所有鹽分的過濾。對于隔在半透膜兩側的液體而言，一側的純水將自發(fā)穿過半透膜滲透到另一側，若在另一側鹽水側施加壓力，則可能影響水的自發(fā)流動，從而使得滲透作用減緩。若這樣的壓力達到某一程度后，自發(fā)滲透的水將不再產生凈流量，這時的壓力就稱之為滲透壓力。若鹽水側的壓力繼續(xù)增大，將導致水出現逆向滲透，即鹽水側的水直接回流到純水流，產生了具體的反滲透現象。

2 反滲透技術在水處理中的具體應用

2.1 原水體系的預處理

隨著反滲透技術的不斷研究，更多的反滲透系統(tǒng)正在被開發(fā)研究過程中，需要十分重視對原水體系的預處理。對于傳統(tǒng)的網格反應斜管沉淀池加石英砂過濾工藝，若還不能穩(wěn)定滿足反滲透進水要求的，則需要增加超濾設備以保證預處理水質，當然如果原水水質相當穩(wěn)定，也可以直接采用雙膜法制水，方便今后的運行管理。但是無論使用哪種工藝，消毒工段都是必須設置的。原水中通常含有大量的懸浮物或其他鹽類，因而顯得較為渾濁，這樣也增加了對整個反滲透系統(tǒng)的阻塞效果，應盡快消除異物還水體以清澈，還要不斷增加滅菌殺毒消除微生物的工作。反滲透技術的運用，往往嚴格要求原水中的懸浮物指標，因此需要通過制定水質對懸浮物污染指數進行檢測。檢測手段的本質就是檢測整個反滲透系統(tǒng)中不同懸浮物的出現比例和對膜體的阻塞情況。一般情況下，反滲透技術在水處理中要求污染指數要低于5，甚至要低于3。原水的預處理過程，還應該將進水酸堿度進行控制，選定最為適宜的運行酸堿度。所以，操作者應該結合具體的反滲透膜要求，對進水的酸堿值進行調節(jié)。原水的預處理過程，還應該考慮進水溫度，使得水溫可以影響到反滲透膜的透水性能，前者升高后透水量將增大。但是，過高的溫度也會加強對醋酸纖維素膜體的水解，導致膜體變軟。所以有機膜體的適宜溫度應在20℃～40℃范圍內，而復合膜體的適宜溫度范圍將進一步擴大，約5℃～45℃。

2.2 反滲透滅菌

對水處理技術應用而言，常會應用活性碳作為主要的過濾物質，加強對水體中的有機物吸附，同時也積極吸附過量的氯分子。前后兩種吸附作用相比，前者的吸附能力較弱，后者則可以實現較強的去氯效果。當活性碳大量存在于待處理水體中后，整個水體的營養(yǎng)將被聚集，從而促生各種微生物，影響水體的自然流動作用。所以，水處理應該進行凈化處理，尤其是開展反滲透處理，一旦反滲透發(fā)揮作用就能夠完成滅菌。對反滲透技術應用而言，若充分考慮進水的污濁度將更有針對性。通常，整個反洗過程中微生物膜體與相關黏泥組織不會得到有效的清理，所以需要采用其他手段。

通常，水體的傳統(tǒng)滅菌手段以放藥或紫外線光照滅活為主。對于現階段在市面上廣為流傳的飲用純凈水而言，正是多次經過反滲透技術后實現脫鹽，再采用紫外線滅活殺菌完成凈化滅菌的。民用上對于容量不大的用水可以直接采用ClO2或O3來殺菌；工業(yè)上生產用水多以Cl2、NaClO、ClO2或O3來殺菌。其中Cl2為氯氣，可用鋼瓶在適當溫度環(huán)境中貯存；而NaClO的制備則需要通過對海水等含鹽過高的水體進行電解得到。O3的制作，一般會采用專用的高壓放電設備組對凈化狀態(tài)下的空氣進行操作獲得，在民用領域中，常?？梢姼鞣N中小型的臭氧發(fā)生器，可以對居民住宅小區(qū)中的供水或樓宇內的中央空調制冷系統(tǒng)進行有效滅菌，還能夠提升反滲透裝置的滅活作業(yè)效果，對于水處理中未反應消耗的臭氧還能夠直接用活性碳吸附。ClO2的制作通過NaClO3來反應獲取，多應用于飲用水或工業(yè)冷卻水的處理中。需要注意的是：NaClO3具有易爆性，危險隱患較高。反滲透水處理還要控制設備停轉后的殺菌問題。原則上，停機兩個周天內應用原水沖洗，大于兩個周天的應用1.5%濃度的NaHSO3液處理，若停機時間超過2周的可用保存，達到2周應使用CH2O等專用消毒液殺菌。

2.3 多介質過濾器的功用

多介質過濾器就是含有多種或多層過濾材料介質的過濾系統(tǒng)，往往具有強大的化學結構與性能穩(wěn)定性。對于過濾器的不同材料介質，其相對密度與顆粒粒徑都具有差異性。如典型的無煙煤、石英砂合成的雙層濾料過濾器中，前者的相對密度為1.6，后者則為2.6；前者粒徑達到1.8 mm，后者僅到1.2 mm；而對于三層綠料過濾器而言，往往在無煙煤、石英砂中還添加類似錳砂、磁鐵礦等重質礦石，這些物質的相對密度可到5.0，粒徑也直接達到4 mm。當然，多介質過濾器雖具備特定簡化預處理的作用，但不能替代其他過濾器，這些考慮因素受原水影響。若以自來水作原水，就能不加濾器直接加入活性炭加強過濾；若以深井水作原水，則因各金屬變價離子量低則可用多介質過濾器過濾；若以河床水作原水，則必須前置細紗過濾；若以地表水作原水，則應該開展更多層次的多級過濾。

2.4 海水淡化膜中的反滲透應用

當前，世界各國注重解決淡水危機，加強通過海水反滲透淡化裝置來實現大規(guī)模淡化海水。國外在這方面走在前列，已經擁有日產數十萬噸級水量的大型海水淡化裝置，國內在這方面相對起步較晚，海水淡化工程發(fā)展?jié)摿薮?，相信未來國內將建成越來越多海水淡化裝置，實現水資源循環(huán)利用，解決日益緊張的淡水資源不足問題。

3 結語

反滲透技術在水處理中的應用，是時代發(fā)展的必然趨勢，也是行業(yè)技術變革的最優(yōu)途徑。當然，國內與國外相比在相關技術應用上還有不小的差距，國內行業(yè)應積極研究探索反滲透技術，為更好的水體凈化處理發(fā)展提供助力。

參考文獻

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