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I砭.砝第3卷第7 20年7 重辯 0期 07月

反滲透在環(huán)境工程中的應用 王海鳳，相波，李義久 (同濟大學化學系，上海 摘

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要：了反滲透膜的分離機理(闡述氫鍵理論，優(yōu)先吸附一毛細管流動模型，一溶解擴散模型，,等)反滲透膜技術在環(huán)境工程 (重金屬

廢水，垃圾滲濾液和印染廢水處理 )中的應用，以及膜集成工藝處理廢水的概況，并對反滲透膜技術的研究和發(fā)展方向進行了展望。 關鍵詞：反滲透；膜分離機理；環(huán)境工程 中圖分類號： 0 X7 3文獻標識碼： A文章編號：0 3 6 0 (0 70— 1 6 0 10 - 542 0 )7 0 0 - 3

人類發(fā)現(xiàn)滲透現(xiàn)象已有2 0 0多年的歷史，反滲透技術已成為海水、咸水淡化的主要手段，超純水苦是

型把半透膜看作是一種完全致密的中性界面。和溶水

和純水制備的優(yōu)選技術。現(xiàn)在反滲透過程的分離濃縮作用已被利用于食品、醫(yī)藥的濃縮、凈化、水軟化、污染控制以及水再生和廢液的回收利用。本文主要介紹反滲透膜分離的機理及其在環(huán)境工程中的應用。 1反滲透膜的分離機理反滲透膜是反滲透系統(tǒng)中最重要的組件，主要分為非荷電膜與荷電膜。下面介紹主要的幾種透過機理。 11氫鍵理論【】 . l - 2

質通過膜是分為兩個階段完成的。第一個階段是水和溶質首先吸附溶解到膜材質表面上；二階段是水和第溶質在膜中擴散傳遞，最后通過膜。在溶解擴散過程中，擴散是控制步驟。溶解擴散模型比較合理地闡明 了溶劑透過的推動力是壓力，溶質透過的推動力是濃 差擴散的結果。 1其他學說 . 4

Donn平衡模型：來解釋荷電膜的排鹽機理， n a用

主要是基于庫侖斥力。將帶有荷電基團的膜置于含鹽溶劑中時，溶液中的反離子(所帶電荷與膜內(nèi)固定電 荷相反的離子 )在膜內(nèi)濃度大于其在主體溶液中的濃度，而同名離子在膜內(nèi)的濃度則低于其在主體溶液中 的濃度。由此形成的Donn差阻止了同名離子從主 na位 體溶液向膜內(nèi)的擴散，了保持電中性，離子也被為反 膜截留。

氫鍵理論是由R i等提出來的，， e d此模型把醋酸纖維膜看作是一種高度有序矩陣結構的聚合物。當水進入醋酸纖維膜的非結晶部分后，和羧基的氧原子

發(fā)生氫鍵而構成結合水。水分子能夠由一個氫鍵位置移動到另一個位置。當外界施加壓力，水分子依次從上到下，通過一連串的形成氫鍵和斷裂氫鍵而不斷移位， 很快傳遞通過聚合物，直至離開膜的表皮層，進入膜的多孑層。由于膜的多孑層含有大量毛細管水， L L水分 子便能暢通無阻地由此通過。 1優(yōu)先吸附——毛細管流動模型[ . 2 3 1

偶聯(lián)流動理論：偶聯(lián)流動理論是￣K dm t ee等倡議 的，他們認為膜內(nèi)的質量傳遞過程主要是一種非平衡 過程，每種組分的傳遞不僅受作用在那個組分上的熱力學力所決定，而且也受施加在所有其它組分上的力

選擇吸附一細孑流機制主要是由S u r n出毛 L o f￣a提 i

的影響，即所有傳遞動作都是偶聯(lián)的。 除以上反滲透膜分離理論外，還有篩網(wǎng)效應學說，自由體積理論[, dm— thl y型，pel— 5Kee Ka as模 1 c k Sige r

來的。此理論把反滲透膜看作是一種微細多孑結構物 L質，以吉布斯自由能吸附方程為基礎，此模型認為由 于膜的化學性質使膜對溶液中的溶質具有排斥作用，

K dmt模型， ee 6 -￣摩擦模型 7擴散一 L】,細孑流模型[ 8 1等。 2在環(huán)境工程中的應用

結果靠近膜表面的濃度梯度急劇下降，從而在溶液一 膜的界面上形成一層被膜吸附的純水層。水層的厚純

度與界面性質有較大的關系，一般為單分子層和多分子層，大約是一( . m)l 0 n￣兩個分子的厚度。 5 J在反滲透壓力下，純水層中的水分子不斷通過反滲透膜，鹽類物質則被膜排斥，離子的化合價越高，排斥效應越強。 1溶解一 . 3擴散模型

由于反滲透膜分離法具有分離效率高，操作簡 單，易于自動化，能耗低，占地面積小，運行費用低， 工作溫度在室溫附近等優(yōu)點，隨著膜及膜組件性能的

提高，反滲透技術逐步大量地被應用到環(huán)保領域，如化 工、石油化工、紡織工業(yè)、紙漿、造紙廠等廢水的處理。 21重金屬廢水處理 .

溶解一擴散模型￣L ndl i y tosa和Rl等提出。此模 e e 作者簡介：王海風(9 2 )女，士， 18一，碩主要從事反滲透膜阻垢劑的研制及

O ai 9用A o aco a i (S 0超低壓 zk等[ 1采 rm t pl m d E 2 ) i y e反滲透膜分離稀溶液中的C 2 N

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  本文關鍵詞：反滲透在環(huán)境工程中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。