反渗透水处理技术
水资源是一种宝贵的稀缺资源，由于水资源在日常生活和生产中发挥着不可代替的作用，21世纪水资源问题已经不仅仅是资源问题，更成为关系到各个国家经济发展、社会进步和国家稳定的重要战略问题。我国水资源总储量居世界第6位，约为2.81万亿m 3。但是由于我国口基数巨大，人均水资源占有量仅为世界人均水资源占有量的1/4，不足2150m 3，位列世界110位，是联合国认定的“水资源最为紧缺“的13个国家之一。为了解决我国水资源短缺的现状，开发新型水资源和污水处理回用技术越来越受到重视。近些年，反渗透技术广泛应用于水处理方面，并展现出其独特的优势。
一. 原理、工艺及发展
1.1原理
反渗透(ReverseOsmosis)是利用反渗透膜的选择性，以膜两侧静压差为动力，克服溶剂(通常是水) 的渗透压，允许溶剂通过而截留离子物质，对液体混合物进行分离的膜过程。进行反渗透分离过程有2个必要条件:一是外加压力必须大于溶液的渗透压力(操作压力一般为1.5~10.5MPa);二是必须有一种高透水性、高选择性的半透膜。反渗透膜表面微孔孔径一般小于1nm ，对绝大部分无机盐、溶解性有机物、溶解性固体、生物和胶体都有很高的去除率。
1.2技术工艺
反渗透膜自身对进水的pH 、温度以及特定的化学物质比较敏感，进水的水质严格要求pH 值范围4~10，温度
1.3发展
反渗透膜的发展大致经历了3个阶段(表1) 。目前，我国常用的反渗透膜材料主要有醋酸纤维素膜(CA膜) 、芳香聚酰胺膜(PA膜) 和壳聚糖膜(CS膜) 这3类。CA 膜是运用最早的膜材料，无臭、无味、无毒，对光稳定，吸湿性强，但是CA 膜的化学稳定性、热稳定性、压密性较差，而且易降解。PA 膜是工业上最常用的反渗透膜，具有物化稳定性，耐强碱、油酯、有机溶剂，机械强度好等优点，但是PA
膜具有带电性，水中颗粒易在膜表面沉积，形成膜污染，缩短使用寿命。
CS 膜是天然高分子膜材料，无毒、无副作用，能抗菌，碱土金属离子的脱除能力强，是更优越的硬水软化的反渗透膜，是一种极有潜力的膜材料，在国际受到
二. 在水处理中的应用
与其他传统分离工程相比，反渗透分离过程有其独特的优势:
(1)压力是反渗透分离过程的主动力，不经过能量密集交换的相变，能耗低;
(2)反渗透不需要大量的沉淀剂和吸附剂，运行成本低;
(3)反渗透分离工程设计和操作简单，建设周期短;
(4)反渗透净化效率高，环境友好。
因此，反渗透技术在生活和工业水处理中已有广泛应用，如海水和苦咸水淡化、医用和工业用水的生产、纯水和超纯水的制备、工业废水处理、食品加工浓缩、气体分离等。
2.1海水和苦咸水淡化
20世纪60年代以来，反渗透脱盐已成为一种获取饮用水的重要途径，是解决淡水资源紧缺的一种有效方法。目前，反渗透脱盐技术主要应用在两个方面:海水淡化和苦咸水脱盐。苦咸水在我国北方地区分布较为广泛，含盐离子较多，可通过反渗透技术进行除盐淡化处理，达到饮用水标准。
2.2纯水和超纯水的制备
清华紫光古汉集团衡阳制药厂采用反渗透+混床水处理技术改进了原来的全离子交换制水工艺，运行期间，产水增加，水质改善，大幅度降低了制水成本。此外，许多科研人员均对反渗透+电去离子法制取纯水进行了实验研究，达到了预期结果，证实了反渗透+电去离子法制取高纯水的可行性。
通过控制反渗透的级数可制取不同纯度脱盐水。随着反渗透级数的增加，脱
盐水的纯度提高，但是出水量减少，水利用率降低，因此，反渗透装置连用一般不会超过二级，通常将反渗透与电去离子技术联用，不仅克服了反渗透出水不能彻底除盐的不足，还可以提高电去离子装置的进水水质，防止电去离子设备损坏，提高整体净水效果。
2.3工业废水处理
工业废水处理是除脱盐和纯水的制备领域外，反渗透技术应用最多的一个领域。工业废水处理具有降低生产成本，保护环境，实现废水资源化等多重意义。由于反渗透膜对进水要求较高，运用反渗透技术对废水进行深度处理时，往往还要结合沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH 调节等预处理工艺。
2.3.1重金属废水处理
反渗透技术在重金属废水处理中应用较早，国内外均对此进行了大量的研究。早在20世纪70年代，反渗透技术已经在电镀废水处理中有所应用，主要是大规模用于镀镍、铬、锌漂洗水和混合重金属废水的处理。
MohsenNiaa 加入Na2EDTA 对Cu 2+和Ni 2+离子进行螯合作用，然后通过反渗透过滤，对Cu 2+和Ni 2+的离子截留率可以提高至99.5%。Covarrubias 、Bodalo 等采用反渗透膜处理制革废水，结果表明，反渗透膜对皮革工业废水中的铬和有机物有很高的去除率。
2.3.2印染废水处理
印染纺织废水不仅色度高、水量大，而且成分十分复杂，废水中含有染料、浆料、油剂、助剂、酸碱、纤维杂质以及无机盐等，染料结构中还含有很多较大生物毒性的物质，如硝基和胺类化合物以及铜、铬、锌、砷等重金属元素，如不经处理直接排放，必将对环境造成严重污染。
三. 反渗透技术在暖通中的应用
2009年7月一套40T/H双级反渗透纯水装置投入锅炉补给水的使用。该系统取代了原来离子交换水处理方式，使锅炉给水各项指标得到优化。该系统由预处理部分、加药部分、控制部分、反渗透主机部分、系统清洗部分、管路和机架等部分组成。系统结构紧凑，操作简单，自动化程度高，使用可视化人机界面信息显示屏，运用先进的检测手段对必要参数进行在线监测，为系统连续稳定运行提供分析数据，对故障进行报警。应用反渗透技术进行锅炉补给水处理，不产生酸碱废液，不结垢，没有腐蚀性，减少锅炉排污，是节能、减排、环保的水处理工艺。在保证锅炉安全运行的前提下取得了很好的经济效益和社会效益。
在锅炉补给水处理上采用反渗透技术，已经能够满足工业锅炉补给水系统要求的可靠性和耐久性。为锅炉经济、安全运行提供了保障。相对于传统的离子交换作为锅炉补给水处理的方式，反渗透水处理具有运行稳定，水质可靠，经济、节能、环保等优点。相信随着经济的发展及对环境保护要求的提高，应用反渗透技术的水处理方式会日益普及，它可以给用户带来巨大的经济效益和社会效益。应用前景可观。
四. 总结及展望
在人口众多，水资源不断匮乏的今天，如何提高水资源利用率和降低水处理成本，对企业而言是关系到企业发展，环境保护以及社会利益的重大问题。为了解决这些问题，水处理方法也在不断地发展和成熟。20世纪60年代迅速崛起的膜分离技术，无论是在产品结构调整、降低能耗及污染防治等方面都有明显的优势。反渗透技术的净化效率高，设计和操作简单，切实解决了目前水处理面临的许多难题。但反渗透水处理技术的发展仍将面临两个难题:一是反渗透膜材料的发展，研究开发低压超薄、抗污染、抗氧化、易清洗、高截留和高水通量的新型渗透膜材料，从根本上解决反渗透水处理应用中存在的问题; 二是反渗透水处理工艺的改进，开发反渗透膜组件与其他分离技术的联用，提高进水质量，降低膜污染，增加反渗透膜的使用寿命，优化浓水处理，提高水利用率，在现有的基础上进一步降低水处理成本，所有这些都为科研工作者在反渗透技术领域的研究提供了广阔天地。
反渗透水处理技术
水资源是一种宝贵的稀缺资源，由于水资源在日常生活和生产中发挥着不可代替的作用，21世纪水资源问题已经不仅仅是资源问题，更成为关系到各个国家经济发展、社会进步和国家稳定的重要战略问题。我国水资源总储量居世界第6位，约为2.81万亿m 3。但是由于我国口基数巨大，人均水资源占有量仅为世界人均水资源占有量的1/4，不足2150m 3，位列世界110位，是联合国认定的“水资源最为紧缺“的13个国家之一。为了解决我国水资源短缺的现状，开发新型水资源和污水处理回用技术越来越受到重视。近些年，反渗透技术广泛应用于水处理方面，并展现出其独特的优势。
一. 原理、工艺及发展
1.1原理
反渗透(ReverseOsmosis)是利用反渗透膜的选择性，以膜两侧静压差为动力，克服溶剂(通常是水) 的渗透压，允许溶剂通过而截留离子物质，对液体混合物进行分离的膜过程。进行反渗透分离过程有2个必要条件:一是外加压力必须大于溶液的渗透压力(操作压力一般为1.5~10.5MPa);二是必须有一种高透水性、高选择性的半透膜。反渗透膜表面微孔孔径一般小于1nm ，对绝大部分无机盐、溶解性有机物、溶解性固体、生物和胶体都有很高的去除率。
1.2技术工艺
反渗透膜自身对进水的pH 、温度以及特定的化学物质比较敏感，进水的水质严格要求pH 值范围4~10，温度
1.3发展
反渗透膜的发展大致经历了3个阶段(表1) 。目前，我国常用的反渗透膜材料主要有醋酸纤维素膜(CA膜) 、芳香聚酰胺膜(PA膜) 和壳聚糖膜(CS膜) 这3类。CA 膜是运用最早的膜材料，无臭、无味、无毒，对光稳定，吸湿性强，但是CA 膜的化学稳定性、热稳定性、压密性较差，而且易降解。PA 膜是工业上最常用的反渗透膜，具有物化稳定性，耐强碱、油酯、有机溶剂，机械强度好等优点，但是PA
膜具有带电性，水中颗粒易在膜表面沉积，形成膜污染，缩短使用寿命。
CS 膜是天然高分子膜材料，无毒、无副作用，能抗菌，碱土金属离子的脱除能力强，是更优越的硬水软化的反渗透膜，是一种极有潜力的膜材料，在国际受到
二. 在水处理中的应用
与其他传统分离工程相比，反渗透分离过程有其独特的优势:
(1)压力是反渗透分离过程的主动力，不经过能量密集交换的相变，能耗低;
(2)反渗透不需要大量的沉淀剂和吸附剂，运行成本低;
(3)反渗透分离工程设计和操作简单，建设周期短;
(4)反渗透净化效率高，环境友好。
因此，反渗透技术在生活和工业水处理中已有广泛应用，如海水和苦咸水淡化、医用和工业用水的生产、纯水和超纯水的制备、工业废水处理、食品加工浓缩、气体分离等。
2.1海水和苦咸水淡化
20世纪60年代以来，反渗透脱盐已成为一种获取饮用水的重要途径，是解决淡水资源紧缺的一种有效方法。目前，反渗透脱盐技术主要应用在两个方面:海水淡化和苦咸水脱盐。苦咸水在我国北方地区分布较为广泛，含盐离子较多，可通过反渗透技术进行除盐淡化处理，达到饮用水标准。
2.2纯水和超纯水的制备
清华紫光古汉集团衡阳制药厂采用反渗透+混床水处理技术改进了原来的全离子交换制水工艺，运行期间，产水增加，水质改善，大幅度降低了制水成本。此外，许多科研人员均对反渗透+电去离子法制取纯水进行了实验研究，达到了预期结果，证实了反渗透+电去离子法制取高纯水的可行性。
通过控制反渗透的级数可制取不同纯度脱盐水。随着反渗透级数的增加，脱
盐水的纯度提高，但是出水量减少，水利用率降低，因此，反渗透装置连用一般不会超过二级，通常将反渗透与电去离子技术联用，不仅克服了反渗透出水不能彻底除盐的不足，还可以提高电去离子装置的进水水质，防止电去离子设备损坏，提高整体净水效果。
2.3工业废水处理
工业废水处理是除脱盐和纯水的制备领域外，反渗透技术应用最多的一个领域。工业废水处理具有降低生产成本，保护环境，实现废水资源化等多重意义。由于反渗透膜对进水要求较高，运用反渗透技术对废水进行深度处理时，往往还要结合沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH 调节等预处理工艺。
2.3.1重金属废水处理
反渗透技术在重金属废水处理中应用较早，国内外均对此进行了大量的研究。早在20世纪70年代，反渗透技术已经在电镀废水处理中有所应用，主要是大规模用于镀镍、铬、锌漂洗水和混合重金属废水的处理。
MohsenNiaa 加入Na2EDTA 对Cu 2+和Ni 2+离子进行螯合作用，然后通过反渗透过滤，对Cu 2+和Ni 2+的离子截留率可以提高至99.5%。Covarrubias 、Bodalo 等采用反渗透膜处理制革废水，结果表明，反渗透膜对皮革工业废水中的铬和有机物有很高的去除率。
2.3.2印染废水处理
印染纺织废水不仅色度高、水量大，而且成分十分复杂，废水中含有染料、浆料、油剂、助剂、酸碱、纤维杂质以及无机盐等，染料结构中还含有很多较大生物毒性的物质，如硝基和胺类化合物以及铜、铬、锌、砷等重金属元素，如不经处理直接排放，必将对环境造成严重污染。
三. 反渗透技术在暖通中的应用
2009年7月一套40T/H双级反渗透纯水装置投入锅炉补给水的使用。该系统取代了原来离子交换水处理方式，使锅炉给水各项指标得到优化。该系统由预处理部分、加药部分、控制部分、反渗透主机部分、系统清洗部分、管路和机架等部分组成。系统结构紧凑，操作简单，自动化程度高，使用可视化人机界面信息显示屏，运用先进的检测手段对必要参数进行在线监测，为系统连续稳定运行提供分析数据，对故障进行报警。应用反渗透技术进行锅炉补给水处理，不产生酸碱废液，不结垢，没有腐蚀性，减少锅炉排污，是节能、减排、环保的水处理工艺。在保证锅炉安全运行的前提下取得了很好的经济效益和社会效益。
在锅炉补给水处理上采用反渗透技术，已经能够满足工业锅炉补给水系统要求的可靠性和耐久性。为锅炉经济、安全运行提供了保障。相对于传统的离子交换作为锅炉补给水处理的方式，反渗透水处理具有运行稳定，水质可靠，经济、节能、环保等优点。相信随着经济的发展及对环境保护要求的提高，应用反渗透技术的水处理方式会日益普及，它可以给用户带来巨大的经济效益和社会效益。应用前景可观。
四. 总结及展望
在人口众多，水资源不断匮乏的今天，如何提高水资源利用率和降低水处理成本，对企业而言是关系到企业发展，环境保护以及社会利益的重大问题。为了解决这些问题，水处理方法也在不断地发展和成熟。20世纪60年代迅速崛起的膜分离技术，无论是在产品结构调整、降低能耗及污染防治等方面都有明显的优势。反渗透技术的净化效率高，设计和操作简单，切实解决了目前水处理面临的许多难题。但反渗透水处理技术的发展仍将面临两个难题:一是反渗透膜材料的发展，研究开发低压超薄、抗污染、抗氧化、易清洗、高截留和高水通量的新型渗透膜材料，从根本上解决反渗透水处理应用中存在的问题; 二是反渗透水处理工艺的改进，开发反渗透膜组件与其他分离技术的联用，提高进水质量，降低膜污染，增加反渗透膜的使用寿命，优化浓水处理，提高水利用率，在现有的基础上进一步降低水处理成本，所有这些都为科研工作者在反渗透技术领域的研究提供了广阔天地。