RO膜
RO是英文Reverse Osmosis membrane的縮寫(xiě),中文意思是(逆滲透),一般水的流動(dòng)方式是由低濃度流向高濃度,水一旦加壓之后,將由高濃度流向低濃度,亦即所謂逆滲透原理:由于RO膜的孔徑是頭發(fā)絲的一百萬(wàn)分之五(0.0001微米),一般肉眼無(wú)法看到,細(xì)菌、病毒是它的5000倍,因此,只有水分子及部分有益人體的礦物離子能夠通過(guò),其它雜質(zhì)及重金屬均由廢水管排出,所有海水淡化的過(guò)程,以及太空人廢水回收處理均采用此方法,因此RO膜又稱(chēng)體外的高科技人工腎臟
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1.是反滲透?
反滲透是60年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的膜分離技術(shù),是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質(zhì)進(jìn)行分離的過(guò)程.反滲透的英文全名是“REVERSE OSMOSIS”,縮寫(xiě)為“RO”.
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術(shù)是利用壓力表差為動(dòng)力的膜分離過(guò)濾技術(shù),源于美國(guó)二十世紀(jì)六十年代宇航科技的研究,后逐漸轉(zhuǎn)化為民用,目前已廣泛運(yùn)用于科研、醫(yī)藥、食品、飲料、海水淡化等領(lǐng)域。
RO反滲透膜孔徑小至納米級(jí)(1納米=10-9米),在一定的壓力下,H2O分子可以通過(guò)RO膜,而源水中的無(wú)機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)無(wú)法通過(guò)RO膜,從而使可以透過(guò)的水和無(wú)法透過(guò)的濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開(kāi)來(lái)。
一般性的自來(lái)水經(jīng)過(guò)RO膜過(guò)濾后的水電導(dǎo)率5μs/cm(RO膜過(guò)濾后出水電導(dǎo)=進(jìn)水電導(dǎo)×除鹽率,一般反滲透膜脫鹽率都能達(dá)到99%以上,5年內(nèi)運(yùn)行能97%以上。對(duì)出水電導(dǎo)要求比較高的,可以采用2級(jí)反滲透,再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理,水電導(dǎo)能小于1μs/cm),符合實(shí)驗(yàn)室三級(jí)用水標(biāo)準(zhǔn)。再經(jīng)過(guò)原子級(jí)離子交換柱循環(huán)過(guò)濾,出水電阻率可以達(dá)到18.2M .cm,超過(guò)實(shí)驗(yàn)室一級(jí)用水標(biāo)準(zhǔn)(GB 6682—92)。
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2.反滲透的原理:
首先要了解“滲透”的概念.滲透是一種物理現(xiàn)象.當(dāng)兩種含有不同鹽類(lèi)的水,如用一張半滲透性的薄膜分開(kāi)就會(huì)發(fā)現(xiàn),含鹽量少的一邊的水分會(huì)透過(guò)膜滲到含鹽量高的水中,而所含的鹽分并不滲透,這樣,逐漸把兩邊的含鹽濃度融合到均等為止.然而,要完成這一過(guò)程需要很長(zhǎng)時(shí)間,這一過(guò)程也稱(chēng)為滲透壓力.但如果在含鹽量高的水側(cè),試加一個(gè)壓力,其結(jié)果也可以使上述滲透停止,這時(shí)的壓力稱(chēng)為滲透壓力.如果壓力再加大,可以使方向相反方向滲透,而鹽分剩下.因此,反滲透除鹽原理,就是在有鹽分的水中(如原水),施以比自然滲透壓力更大的壓力,使?jié)B透向相反方向進(jìn)行,把原水中的水分子壓力到膜的另一邊,變成潔凈的水,從而達(dá)到除去水中雜質(zhì)、鹽分的目的.
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3.RO反滲透的由來(lái):
1950年美國(guó)科學(xué)家DR.S.Sourirajan有一回?zé)o意發(fā)現(xiàn)海鷗在海上飛行時(shí)從海面啜起一大口海水,隔了幾秒后,吐出一小口的海水,而產(chǎn)生疑問(wèn),因?yàn)殛懙厣嫌煞魏粑膭?dòng)物是無(wú)法飲用高鹽份的海水的.經(jīng)過(guò)解剖發(fā)現(xiàn)海鷗體內(nèi)有一層薄膜,該薄膜非常精密,海水經(jīng)由海鷗吸入體內(nèi)后加壓,再經(jīng)由壓力作用將水分子貫穿滲透過(guò)薄膜轉(zhuǎn)化為淡水,而含有雜質(zhì)及高濃縮鹽份的海水則吐出嘴外,此即往后反滲透法的基本理論架構(gòu);并在1953年由University of Florida應(yīng)用于海水淡化去除鹽份設(shè)備,在1960年經(jīng)美國(guó)聯(lián)邦專(zhuān)案支助美國(guó)U.C.L.A大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授Dr.S.Sidney Lode配合DR.S.Soirirajan博士著手研究反滲透膜,一年約投入四億美元經(jīng)費(fèi)研究,以運(yùn)用于太空人使用,使太空船不用運(yùn)載大量的飲用水升空,直到1960年投入研究工作的學(xué)者、越來(lái)越多,使之質(zhì)與量更加精進(jìn),從而解決了人類(lèi)欽用水中的難題.
統(tǒng)一的“干閉濕開(kāi)”反滲透機(jī)理模型有幾個(gè)經(jīng)典模型
1.優(yōu)先吸附毛細(xì)孔模型:弱點(diǎn)干態(tài)電鏡下,沒(méi)發(fā)現(xiàn)孔。濕態(tài)膜標(biāo)本不是電鏡的樣品。Sourirajan
2.溶解擴(kuò)散模型:不認(rèn)為有孔。
3.干閉濕開(kāi)模型:上個(gè)世紀(jì)80,90年代,鄧宇等提出的,能夠解釋1和2模型的統(tǒng)一的現(xiàn)代貼切的逆滲透機(jī)理模型。既“干閉濕開(kāi)”反滲透模型,統(tǒng)一了兩個(gè)經(jīng)典的反滲透機(jī)制模型,細(xì)孔模型,溶解擴(kuò)散模型。即
膜干時(shí),膜收縮致密,孔隙閉合,電鏡下看不到;
膜濕時(shí),膜材料溶脹,膜的孔隙被溶劑溶脹,孔打開(kāi)。合并就是“干閉濕開(kāi)”脫鹽模型。
海水淡化技術(shù):非加壓吸附滲透海水淡化法 上個(gè)世紀(jì)90年代鄧宇的發(fā)明,《美國(guó)化學(xué)文摘》收錄
RO膜的孔徑是頭發(fā)絲的一百萬(wàn)分之五(0.0001微米),也就是1×10^10m,而水分子的直徑是4×10^10m,試問(wèn)水分子透過(guò)?
RO(干)膜的孔徑=1×10m,應(yīng)該是“干膜”的孔徑。膜分子結(jié)構(gòu)是有彈性的,當(dāng)“干RO膜”被水溶脹后,其“濕膜”的孔徑>≥1×10m,達(dá)到水分子的4×10m是容易的,況且水分子也不是死硬的,是柔性的,正好似“柔情似水”。
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