反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

　　工作原理

　　要了解反渗透，首先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象。当两种含有不同盐类的水，如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止，这一过程称为渗透。然而，要完成这一过程需要很长时间。但如果在含盐量高的水侧，施加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大，可以使方向相反方向渗透，而盐分剩下。因此，反渗透除盐原理，就是在有盐分的水中(如原水)，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压力到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中杂质、盐分的目的。

　　RO膜原理图

　　1. 反渗透系统应多久清洗一次?

　　一般情况下，当标准化通量下降10～15%时，或系统脱盐率下降10～15%，或操作压力及段间压差升高10～15%，应清洗RO系统。清洗频度与系统预处理程度有直接的关系，当SDI15<3时，清洗频度可能为每年4次;当SDI15在5次左右时，清洗频度可能要加倍但清洗频度取决于每一个项目现场的实际情况。

　　2. 什么是SDI?

　　目前行之有效的评价RO/NF系统进水中胶体污染可能的最好技术是测量进水的淤积密度指数(SDI，又称污堵指数)，这是在RO设计之前必须确定的重要参数，在RO/NF运行过程中，必须定期进行测量(对于地表水每日测定2～3次)，ASTM D4189-82规定了该测试的标准。膜系统的进水规定是SDI15值必须≤5。

　　3. 一般进水应该选用反渗透工艺还是离子交换工艺?

　　在许多进水条件下，采用离子交换树脂或反渗透在技术上均可行，工艺的选择则应由经济性比较而定，一般情况下，含盐量越高，反渗透就越经济，含盐量越低，离子交换就越经济。由于反渗透技术的大量普及，采用反渗透+离子交换工艺或多级反渗透或反渗透+其它深度除盐技术的组合工艺已经成为公认的技术与经济更为合理的水处理方案。

　　4. 反渗透膜元件一般能用几年?

　　膜的使用寿命取决于膜的化学稳定性、元件的物理稳定性、可清洗性、进水水源、预处理、清洗频率、操作管理水平等。根据经济分析通常为5年以上。

　　5. 反渗透和纳滤之间有何区别?

　　纳滤是位于反渗透合同超滤之间的膜法液体分离技术，反渗透可以脱除最小的溶质，分子量小于0.0001微米，纳滤可脱除分子量在0.001微米左右的溶质。纳滤本质上是一种低压反渗透，用于处理后产水纯度不特别严格的场合，纳滤适合于处理井水和地表水。

　　6. 膜技术具有怎样的分离能力?

　　反渗透是目前最精密的液体过滤技术，反渗透膜对溶解性的盐等无机分子和分子量大于100的有机物起截留作用，另一方面，水分子可以自由的透过反渗透膜，典型的可溶性盐的脱除率为>95～99%。操作压力从进水为苦咸水时的7bar(100psi)到海水时的69bar(1，000psi)。纳滤能脱除颗粒在1nm(10埃)的杂质和分子量大于200～400的有机物，溶解性固体的脱除率20～98%，含单价阴离子的盐(如NaCl或 CaCl2)脱除率为20～80%，而含二价阴离子的盐(如MgSO4)脱除率较高，为90～98%。超滤对于大于100～1，000埃(0.01～0.1微米)的大分子有分离作用。所有的溶解性盐和小分子能透过超滤膜，可脱除的物质包括胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。多数超滤膜的截留分子量为1，000～100，000。微滤脱除颗粒的范围约0.1～1微米，通常情况下，悬浮物和大颗粒胶体能被截留而大分子和溶解性盐。

　　7. 反渗透膜进水最大允许二氧化硅浓度多少?

　　最大允许二氧化硅的浓度取决于温度、pH值以及阻垢剂，通常在不加阻垢剂时浓水端最高允许浓度为100ppm，某些阻垢剂能允许浓水中的二氧化硅浓度最高为240ppm，请咨询阻垢剂供应商。

　　8. 铬对RO膜有何影响?

　　某些重金属如铬会对氯的氧化起到催化作用，进而引起膜片的不可逆性能衰减。这是因为在水中Cr6+比Cr3+的稳定性差。似乎氧化价位高的金属离子，这种破坏作用就更强。

　　9. RO系统一般需要何种预处理?

　　通常的预处理系统组成如下，粗滤(～80微米)以除去大颗粒，加入次氯酸钠等氧化剂，然后经多介质过滤器或澄清池进行精密过滤，再加入亚硫酸氢钠还原余氯等氧化剂，最后在高压泵入口之前安装保安滤器。

　　10. 反渗透能脱除微生物如病毒和细菌吗?

　　反渗透(RO)非常致密，对病毒、噬菌体和细菌具有非常高的脱除率，至少在3log以上(脱除率>99.9%)。但是还须注意的是，在很多情况下，膜产水侧仍可能会出现微生物再次滋生，这主要取决于装配、监测和维护的方式，就是说，某一个系统的脱除微生物的能力关键取决于系统设计、操作和管理是否恰当而不是膜元件本身的性质。

　　11. 温度对产水量有何影响?

　　温度越高，产水量越高，反之亦然，在较高的温度条件下运行时，应调低运行压力，使产水量保持不变，反之亦然。关于产水量变化的温度校正系数TCF请查阅相关章节。

　　12. 什么是颗粒和胶体污染?如何测定?

　　反渗透或纳滤系统一旦出现颗粒和胶体的污堵就会严重影响膜的产水量，有时也会降低脱盐率。胶体污堵的早期症状是系统压差的增加，膜进水水源中颗粒或胶体的来源因地而异，常常包括细菌、淤泥、胶体硅、铁腐蚀产物等，预处理部分所用的药品如聚合铝和三氯化铁或阳离子聚电介质，如果不能在澄清池或介质过滤器中有效的除去，也可能引起污堵。

　　13. 不作系统冲洗，最长允许停机多久?

　　如果系统使用阻后剂，当水温在20～38℃之间，大约4小时;在20℃以下时，大约8小时;如果系统未用阻垢剂，约1天。

　　14. 怎样才能使膜系统的能耗降低?

　　采用低能耗膜元件即可，但应注意到它们的脱盐率比标准膜元件略低。

　　可自由透过微滤膜，微滤膜用于去除细菌、微絮凝物或总悬浮固体TSS，典型的膜两侧的压力为1～3bar。

　　15. 反渗透纯水系统能否频繁的启停?

　　膜系统是按连续运行作为设计基准的，但在实际操作时，总会有一定频度的开机和停机。当膜系统停机时，必须用其产水或经过预处理合格的水进行低压冲洗，从膜元件中置换掉高浓度但含阻垢剂的浓水。

　　16. 膜元件上安装盐水密封圈其方向怎样确定?

　　要求膜元件上的盐水密封圈装在元件进水端，同时开口面向进水方向，当给压力容器进水时，其开口(唇边)将进一步张开，完全封住进水从膜元件与压力容器内壁间的旁流。

　　17. 怎样从水中脱除硅?

　　水中硅以两种形态存在，活性硅(单体硅)和胶体硅(多元硅)：胶体硅没有离子的特征，但尺度相对较大，胶体硅能被精细的物理过滤过程所截留，如反渗透，也可以通过凝聚技术降低水中的含量，如混凝澄清池，但是那些需要依靠离子电荷特征的分离技术，如离子交换树脂和连续电去离子过程(CDI)，对脱除胶体硅效果十分有限。

　　18. pH对脱除率、产水量和膜寿命有何影响?

　　反渗透膜产品对应pH范围，一般为2～11，pH对膜性能本身的影响很小，这是与其它膜产品不同的显著特点之一，但是水中许多离子本身的特性受pH的影响巨大，例如当柠檬酸等类的弱酸在低pH条件下，主要呈非离子态，而在高pH值下出现解离而呈离子态。

　　19. 进水TDS和电导率之间关系怎样?

　　当获得进水电导率数值时，必须将其转化成TDS数值，以便能在软件设计时输入。对于多数水源，电导率/TDS的比率为1.2～1.7之间，为了进行ROSA设计，海水选用1.4比率而苦咸水选用1.3比率进行换算，通常能够得到较好的近似换算率。

　　20. 怎样知道膜是否已受到污染?

　　以下是污染的常见症状：

　　在标准压力下，产水量下降;

　　为了达到标准产水量，必须提高运行压力;

　　进水与浓水间的压降增加;

　　膜元件的重量增加;

　　膜脱除率明显变化(增加或降低);

　　21. 怎样防止膜元件原包装内的微生物滋生?

　　当保护液出现混浊时，很可能是因为微生物滋生之故。用亚硫酸氢钠保护的膜元件应每三个月查看一次。当保护液出现混浊时，应从保存密封袋中取出元件，重新浸泡在新鲜保护液中，保护液浓度为1%(重量)食品级亚硫酸氢钠(未经钴活化过)，浸泡约1小时，并重新密封封存，重新包装前应将元件沥干。

　　22. RO膜元件和IX离子交换树脂的进水要求有哪些?

　　理论上讲，进入RO和IX系统应不含有如下杂质：

　　悬浮物、胶体、硫酸钙、藻类、细菌、氧化剂，如余氯等;

　　油或脂类物质(必须低于仪器的检测下限);

　　有机物和铁-有机物的络合物;

　　铁、铜、铝腐蚀产物等金属氧化物;

　　23. RO膜能脱除哪些杂质?

　　RO膜能够很好地脱除离子和有机物，反渗透膜比纳滤膜有更高的脱除率，反渗透通常能脱除给水中99%的盐份，进水中的有机物的脱除率≥99%。

　　24. 怎样知道你的膜系统该用何种清洗方法进行清洗?

　　为了获得最好的清洗效果，选择能对症的清洗药剂和清洗步骤非常重要，错误的清洗实际上还会恶化系统性能，一般来说，无机结垢污染物，推荐使用酸性清洗液，微生物或有机污染物，推荐使用碱性清洗液。

　　25. 为什么RO产水的pH值低于进水的pH值?

　　当了解到CO2 、HCO3-和CO32-之间的平衡，就能够找到这一问题的最好答案，在密闭的体系内，CO2 、HCO3-和CO32-的相对含量随pH值的变化而变化，低pH值条件下，CO2 占主要部份，在中等pH值范围内，主要为HCO3-，高pH值范围内，主要为CO32-。由于RO膜可以脱除溶解性的离子而不能脱除溶解性的气体，RO产水中的CO2 含量与RO进水中CO2 的含量基本相同，但是HCO3-和CO32-常常能够减少1～2个数量级，这样就会打破进水中CO2 、HCO3-和CO32-之间的平衡，在系列反应中，CO2 将与H2O结合发生如下反应平衡的转移，直到建立新的平衡。