在当今水资源日益紧张的背景下,反渗透(RO)技术凭借其出色的过滤性能,已成为饮用水净化、海水淡化、工业纯水制备等领域的核心技术。作为反渗透系统的"心脏",反渗透膜以其精密的过滤孔径和独特的分离机制,能够有效去除水中绝大多数杂质,为人类提供安全可靠的用水保障。
一、反渗透膜的工作原理
反渗透膜是一种半透膜,其孔径通常在0.1-1纳米之间。它基于选择性渗透原理工作:在压力驱动下,水分子可以透过膜,而溶解在水中的各种杂质则被截留。这个过程不需要加热或添加化学药剂,是一种物理分离方法,能耗相对较低且环保。
二、反渗透膜能过滤的杂质类型
1. 溶解性无机物
反渗透膜对溶解性盐类具有很好的去除效果:
一价离子(Na⁺、K⁺、Cl⁻等):去除率95-99%
二价离子(Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻等):去除率98-99.5%
重金属离子(铅、砷、镉、汞等):去除率95-99.9%
放射性元素(铀、镭等):去除率90-98%
这些性能使RO技术成为海水淡化(可将35000mg/L的盐水淡化为500mg/L以下)和苦咸水处理的首选方案。
2. 有机污染物
反渗透膜可有效截留多种有机物质:
小分子有机物(分子量>100道尔顿):去除率>90%
农药残留(如DDT、六六六等):去除率95-99%
药物残留(抗生素、激素等):去除率90-98%
三卤甲烷(THMs)等消毒副产物:去除率95-99%
值得注意的是,对于分子量小于100道尔顿的有机物(如甲醇、乙醇),反渗透膜的去除效果会明显下降。
3. 微生物污染物
反渗透膜堪称微生物的绝对屏障:
细菌(如大肠杆菌):去除率>99.99%
病毒(20-300nm):去除率>99.9%
原生动物(如隐孢子虫、贾第虫):100%去除
藻类及孢子:100%去除
这种微生物截留能力,使RO系统在医院、制药、食品饮料等行业得到广泛应用。
4. 颗粒物和胶体
反渗透膜可以完全去除:
悬浮固体(SS)
铁锈、泥沙等颗粒物
胶体物质
浊度(出水浊度通常<0.1NTU)
5. 特殊污染物
硝酸盐:去除率90-95%
氟化物:去除率90-98%
硅:去除率95-98%
硼:去除率50-90%(取决于pH值)
反渗透膜作为20世纪最重要的水处理技术之一,以其全面的污染物去除能力,为人类应对水资源挑战提供了关键解决方案。从家庭净水器到万吨级海水淡化厂,反渗透技术持续为各行各业提供高品质用水。随着材料科学和制造工艺的进步,未来的反渗透膜将更加高效、节能和智能化,在水资源可持续利用领域发挥更大作用。