什么是反渗透膜?在RO净水器中,最关键的部件就是反渗透膜,也就是所谓的RO膜。那么,何为反渗透呢?在中学时代,我们接触过半透膜的概念,即只能透过小分子量溶剂而不能透过大分子量溶质的膜。我们知道,如果半透膜两侧溶液存在浓度差,低浓度溶液中的溶剂会向高浓度溶液转移,直到达到渗透平衡状态。这种状态只与溶液性质有关,与半透膜无关。
而在反渗透膜应用的场合,在浓溶液一侧存在外界压力作用,此时高浓度溶液的溶剂会向低浓度溶液转移,这就是反渗透膜。而RO净水器除了关键的半透膜——反渗透膜以外,还有一个关键部件,就是压力泵。RO净水器的工作压力约为0.5兆帕。
不过,不是什么半透膜都能够达到反渗透膜的应用标准的。要作为反渗透膜,需要具备几大特征:一是在高流速下应具有高效脱盐率;二是具有较高机械强度和使用寿命;三是能在较低操作压力下发挥功能;四是能耐受化学或生化作用的影响;五是受pH、温度等因素影响较小;六是制膜原料来源广泛,加工简便,成本低廉。这样一来,只有很少的材料可以满足反渗透膜应用要求。
目前能够满足这样苛刻条件的,只有几种高分子材料,如醋酸纤维素、芳香聚酰肼和芳香聚酰胺等具有较强强度的亲水树脂,其中芳香聚酰胺最为常见,脱盐率最高。这些材料的表面微孔直径一般在0.5~10纳米之间。当然,为保证反渗透膜的强度,净水用反渗透膜上还要添加增强材料,如陶氏的反渗透膜就由约120微米厚的聚酯增强无纺布、40微米厚的聚砜多孔中间支撑层(孔径15纳米)以及作为核心部分的0.2微米厚的芳香聚酰胺超薄分离层组成,并根据实际的功能需求进行优化设计与制造。如果用于其他用途,增强层和支撑层的用料也会相应作出改变。
从结构和技术要求,我们就能一窥反渗透膜的技术含量,这毫无疑问是尖端科技的产物。
反渗透膜最厉害最主要的应用,是海水淡化
其实,家用净水对于反渗透膜来说,只是个小领域罢了。反渗透膜最厉害最主要的应用,是海水淡化。
我们知道,海水中含有大量的无机盐以及其他杂质,其杂质含量远比处理过的自来水要高。在水资源匮乏的今天,海水受到了科学家们的关注,如何快速处理海水得到纯净的水资源,一直是研究者们的研究重点。反渗透膜的出现,正好解决了这一问题。
通过反渗透膜处理海水,得到的淡水非常洁净,可以直接饮用,免除了其他的处理步骤,方便快捷。反渗透后得到的高浓度海水,还可以用于其他物质的提取生产。因此,不少国家和地区都建立或正在筹划建立反渗透膜海水淡化工厂。
不过,由于海水淡化用的反渗透膜造价昂贵,还需要其他装置过滤海水中的浮游生物,而且压力要求也很高,因此反渗透法并不是目前海水淡化应用最多的方法。但随着反渗透膜反渗透效率的不断提高、生产成本的逐渐降低,反渗透法的应用比例也将不断提高。
反渗透膜的另一大应用是超纯水制备。在实验室中,为尽量减小杂质对实验结果的影响,实验室人员会选择使用超纯水进行实验。超纯水的制备完全依赖于超纯水机,它实际上就是一种更高端的反渗透膜净水器,其工作压力和RO膜的质量都要高于家用净水设备。
反渗透膜还在浓缩饮料生产上有广泛应用。这个原理也很类似于净水器,不过,此时取用的是浓缩液部分。比起其他浓缩方法,反渗透法更加简便迅速,正成为饮料生产企业生产浓缩饮料的首选方案。
反渗透膜还可以用于军事行动中,方便军队在特殊环境下,利用本来不能使用的污水提取饮用水,保证行军过程中的水供应。这也是反渗透膜最早的用途之一。
同样,反渗透膜在国际空间站也有一席之地。由于宇航员需要长期居住在空间站,而空间站上又不可能保存太多淡水,因此,反渗透膜被用于将各种废水转化为饮用水。
在核电站等核设施中,反渗透膜也用于提纯废水,防止核反应堆的放射性物质流出,造成污染。
现在,一些较高端的水族馆和观赏鱼缸也会使用反渗透膜来保持鱼缸里的盐分。随着反渗透膜技术的不断发展、价格的不断降低,反渗透膜将会更加广泛地走入我们的生活。
反渗透膜应用十分广泛在水处理行业有一席之地,大型水处理设备都应用比较普遍。如需了解更多关于反渗透膜知识可以阅读下<反渗透膜系统故障时如何排查>。