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        一文讀懂反滲透膜與超濾膜的區別

        2021-09-07  來自: 環保水圈 瀏覽次數:347

        一、反滲透膜介紹

        RO是英文 Reverse Osmosis membrane 的縮寫,中文意思是(滲透),一般水的流動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。

        由于反滲透膜的孔徑是頭發絲的一百萬分之五( 0.0001 微米) , 一般肉眼無法看到,細菌、病毒體積是它的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,其它雜質及重金屬均由廢水管排出。所有海水淡化的過程,以及太空人廢水回收處理均采用此方法,因此反滲透膜又稱體外的高科技人工腎臟。

        反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的具有特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在0.510nm之間,透過性的大小與膜本身的化學結構有關。有的高分子材料對鹽的排斥性好,而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學結構具有較多親水基團,因而水的透過速度相對較快。


        反滲透膜


        1、反滲透的原理

        首先要了解“滲透”的概念滲透是一種物理現象,當兩種含有不同鹽類的水,如用一張半滲透性的薄膜分開就會發現,含鹽量少的一邊的水分會透過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,要完成這一過程需要很長時間,這一過程也稱為滲透壓力。但如果在含鹽量高的水側,試加一個壓力,其結果也可以使上述滲透停止,這時的壓力稱為滲透壓力。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,施以比自然滲透壓力更大的壓力,使滲透向相反方向進行,把原水中的水分子壓力到膜的另一邊,變成潔凈的水,從而達到除去水中雜質、鹽分的目的。

        2、RO反滲透的由來

        1950年美國科學家DR.S.Sourirajan解剖中無意發現海鷗體內有一層薄膜,該薄膜非常細密,海水經由海鷗吸入體內后加壓,再經由壓力作用將水分子貫穿滲透過薄膜轉化為淡水,而含有雜質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。

        1953年由University of Florida應用于海水淡化去除鹽份設備,1960年經美國聯邦政府專案支助美國U.C.L.A大學醫學院教授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費研究,以運用于太空人使用,使太空船不用運載大量的飲用水升空,直到1960年投入研究工作的學者、專家越來越多,使之質與量更加精進,從而解決了人類欽用水中的難題。

        二、超濾膜

        超濾膜是一種孔徑規格一致,額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。在膜的一側施以適當壓力,就能篩出小于孔徑的溶質分子,以分離分子量大于500道爾頓原子質量單位、粒徑大于10納米的顆粒。超濾膜是早期開發的高分子分離膜之一,在60年代超濾裝置就實現了工業化。

        采用超濾膜以壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料制得。適用于處理溶液中溶質的分離和增濃,也常用于其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離,其應用領域在不斷擴大。

        以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的粒子尺寸或分子量大小。

        以膜的額定孔徑范圍作為區分標準

        微孔膜MF的額定孔徑范圍為0.0210μm;

        超濾膜UF0.0010.02μm;

        滲透膜RO 0.00010.001μm。

        由此可知,超濾膜適用于處理溶液中溶質的分離和增濃,或采用其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術,即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是非常重要的??椎?a href="/Article-detail-id-2385521.html" title="控制">控制因素較多,如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜,用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式,廣泛用于如醫藥工業、食品工業、環境工程等。

        篩子是用來篩東西的,它能將細小物體放行,而將個頭較大的截留下來。那么,有能篩分子的篩子嗎?

        超濾膜,這種篩子能將尺寸不等的分子篩分開來。那么,到底什么是超濾膜呢?

        超濾膜是一種具有“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米,也就是說只有一根頭發絲的1。在膜的一側施以適當壓力,就能篩出大于孔徑的溶質分子,以分離分子量大于500道爾頓、粒徑大于220納米的顆粒。

        超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。

        前者是各向同性的,沒有皮層,所有方向上的孔隙都是一樣的,屬于深層過濾;

        后者具有較致密的表層和以指狀結構為主的底層,表層厚度為0.1微米或更小,并具有排列有序的微孔,底層厚度為200250微米,屬于表層過濾。

        工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

        超濾膜是早期開發的高分子分離膜之一,在60年代超濾裝置就實現了工業化。超濾膜的工業應用十分廣泛,已成為新型化工單元操作之一。用于分離、濃縮、純化生物制品、醫藥制品以及食品工業中;還用于血液處理、廢水處理和超純水制備中的終端處理裝置。在我國已成功地利用超濾膜進行了中草藥的濃縮提純。超濾膜隨著技術的進步,其篩選功能必將得到改進和加強,對人類社會的貢獻也將越來越大。

        三、反滲透膜應特征

        1、在高流速下應具有高脫鹽率;

        2、具有較高機械強度和使用壽命;

        3、能在較低操作壓力下發揮功能;

        4、能耐受化學或生化作用的影響;

        5、pH值、溫度等因素影響較小;

        6、制膜原料來源容易,加工簡便,成本低廉。



        反滲透膜


        四、超濾膜應用特性

        1、在超濾過程中不會發生任何質的變化,可以在常溫下穩定運行;

        2、設備結構精巧,占地面積小,易于操作;

        3、超濾分離過程簡單,設備自動化程度高;

        4、能將不同的分子量物質進行分類處理;

        5、對水質的適用性強,應用范圍廣的水處理技術。

        五、反滲透膜的應用范圍

        電力、石油化工、鋼鐵、電子、醫藥、食品飲料、市政及環保等領域,在海水及苦咸水淡化,鍋爐給水、工業純水及電子級超純水制備,飲用純凈水生產,廢水處理及特種分離過程中發揮著重要作用。

        六、超濾膜的應用范圍

        純水與超純水制備工藝中作為反滲透預處理以及超純水的終端處理;工業用水中用于分離細菌、熱源、膠體、懸浮雜質及大分子有機物;飲用水、礦泉水凈化;發酵、酶制劑工業、制藥工業的濃縮、純化與澄清;果汁濃縮、分離;大豆、乳品、制糖工業、酒類、茶汁、醋等的分離、濃縮與澄清;工業廢水處理與生活污水的凈化和回收;電泳漆的回收。

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