反渗透技术在水处理中的应用探讨

王道明

摘 要：如今国内在反渗透技术中已取得了更多的技术成就。长期以来，以反渗透技术为主的各种膜分离技术所产生的市值巨大，并在水处理行业中已经得到大量的运用，值得人们深入研究实践，不断强化探索。该文将首先介绍反渗透技术的概念原理，并就反渗透技术在水处理中出现的各种主流应用列举分析。

关键词：反渗透技术 水处理 科学应用

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（a）-0121-02

现阶段，国内的反渗透技术发展正向世界先进水平不断迈进，并于国内应用中体现出范围不断拓展、技术不断增强的特点。反渗透技术作为膜分离技术中的一种，从20世纪90年代后期开始，就创造了不断翻升的年使用量。国内工业反渗透膜元件市场中，每一年销量以及使用量都有更大幅度的提升，为全行业创造了可观的经济产值。人们乐观地指出，水处理行业必然能够在未来得到更深入、系统的反渗透技术应用，对于反渗透技术在水处理中的应用研究显得意义重大。

1 反渗透技术的概念原理

反渗透技术，业界称为RO（Reverse Osmosis），主要是利用存在于膜两侧的压力差为动力从而实现膜的分离过滤。这项技术源自美国，是出自20世纪60年代的航天技术的延伸与转化，在军用领域实现民用技术推广后，目前已经成功进入到更多科研领域。反渗透膜的孔径极限可至10-9m，实现纳米级。在特定压力影响中，水分子将穿透反渗透膜，而其他液体中不同物质将成为被反渗透膜阻隔过滤的杂质，这些杂质可能是某些金属离子、无机盐类、胶体、细菌、微生物等，如此就能够对水体进行净化，并对可滤纯净水与不可滤浓缩水进行合理区分。

反渗透技术的基本原理是：若存在理想状态的半透膜体，可将纯水与盐水相离隔开，此模体将仅完成水分子的穿透过滤，并阻止所有盐分的过滤。对于隔在半透膜两侧的液体而言，一侧的纯水将自发穿过半透膜渗透到另一侧，若在另一侧盐水侧施加压力，则可能影响水的自发流动，从而使得渗透作用减缓。若这样的压力达到某一程度后，自发渗透的水将不再产生净流量，这时的压力就称之为渗透压力。若盐水侧的压力继续增大，将导致水出现逆向滲透，即盐水侧的水直接回流到纯水流，产生了具体的反渗透现象。

2 反渗透技术在水处理中的具体应用

2.1 原水体系的预处理

随着反渗透技术的不断研究，更多的反渗透系统正在被开发研究过程中，需要十分重视对原水体系的预处理。对于传统的网格反应斜管沉淀池加石英砂过滤工艺，若还不能稳定满足反渗透进水要求的，则需要增加超滤设备以保证预处理水质，当然如果原水水质相当稳定，也可以直接采用双膜法制水，方便今后的运行管理。但是无论使用哪种工艺，消毒工段都是必须设置的。原水中通常含有大量的悬浮物或其他盐类，因而显得较为浑浊，这样也增加了对整个反渗透系统的阻塞效果，应尽快消除异物还水体以清澈，还要不断增加灭菌杀毒消除微生物的工作。反渗透技术的运用，往往严格要求原水中的悬浮物指标，因此需要通过制定水质对悬浮物污染指数进行检测。检测手段的本质就是检测整个反渗透系统中不同悬浮物的出现比例和对膜体的阻塞情况。一般情况下，反渗透技术在水处理中要求污染指数要低于5，甚至要低于3。原水的预处理过程，还应该将进水酸碱度进行控制，选定最为适宜的运行酸碱度。所以，操作者应该结合具体的反渗透膜要求，对进水的酸碱值进行调节。原水的预处理过程，还应该考虑进水温度，使得水温可以影响到反渗透膜的透水性能，前者升高后透水量将增大。但是，过高的温度也会加强对醋酸纤维素膜体的水解，导致膜体变软。所以有机膜体的适宜温度应在20℃～40℃范围内，而复合膜体的适宜温度范围将进一步扩大，约5℃～45℃。

2.2 反渗透灭菌

对水处理技术应用而言，常会应用活性碳作为主要的过滤物质，加强对水体中的有机物吸附，同时也积极吸附过量的氯分子。前后两种吸附作用相比，前者的吸附能力较弱，后者则可以实现较强的去氯效果。当活性碳大量存在于待处理水体中后，整个水体的营养将被聚集，从而促生各种微生物，影响水体的自然流动作用。所以，水处理应该进行净化处理，尤其是开展反渗透处理，一旦反渗透发挥作用就能够完成灭菌。对反渗透技术应用而言，若充分考虑进水的污浊度将更有针对性。通常，整个反洗过程中微生物膜体与相关黏泥组织不会得到有效的清理，所以需要采用其他手段。

通常，水体的传统灭菌手段以放药或紫外线光照灭活为主。对于现阶段在市面上广为流传的饮用纯净水而言，正是多次经过反渗透技术后实现脱盐，再采用紫外线灭活杀菌完成净化灭菌的。民用上对于容量不大的用水可以直接采用ClO2或O3来杀菌；工业上生产用水多以Cl2、NaClO、ClO2或O3来杀菌。其中Cl2为氯气，可用钢瓶在适当温度环境中贮存；而NaClO的制备则需要通过对海水等含盐过高的水体进行电解得到。O3的制作，一般会采用专用的高压放电设备组对净化状态下的空气进行操作获得，在民用领域中，常常可见各种中小型的臭氧发生器，可以对居民住宅小区中的供水或楼宇内的中央空调制冷系统进行有效灭菌，还能够提升反渗透装置的灭活作业效果，对于水处理中未反应消耗的臭氧还能够直接用活性碳吸附。ClO2的制作通过NaClO3来反应获取，多应用于饮用水或工业冷却水的处理中。需要注意的是：NaClO3具有易爆性，危险隐患较高。反渗透水处理还要控制设备停转后的杀菌问题。原则上，停机两个周天内应用原水冲洗，大于两个周天的应用1.5%浓度的NaHSO3液处理，若停机时间超过2周的可用保存，达到2周应使用CH2O等专用消毒液杀菌。

2.3 多介质过滤器的功用

多介质过滤器就是含有多种或多层过滤材料介质的过滤系统，往往具有强大的化学结构与性能稳定性。对于过滤器的不同材料介质，其相对密度与颗粒粒径都具有差异性。如典型的无烟煤、石英砂合成的双层滤料过滤器中，前者的相对密度为1.6，后者则为2.6；前者粒径达到1.8 mm，后者仅到1.2 mm；而对于三层绿料过滤器而言，往往在无烟煤、石英砂中还添加类似锰砂、磁铁矿等重质矿石，这些物质的相对密度可到5.0，粒径也直接达到4 mm。当然，多介质过滤器虽具备特定简化预处理的作用，但不能替代其他过滤器，这些考虑因素受原水影响。若以自来水作原水，就能不加滤器直接加入活性炭加强过滤；若以深井水作原水，则因各金属变价离子量低则可用多介质过滤器过滤；若以河床水作原水，则必须前置细纱过滤；若以地表水作原水，则应该开展更多层次的多级过滤。

2.4 海水淡化膜中的反渗透应用

当前，世界各国注重解决淡水危机，加强通过海水反渗透淡化装置来实现大规模淡化海水。国外在这方面走在前列，已经拥有日产数十万吨级水量的大型海水淡化装置，国内在这方面相对起步较晚，海水淡化工程发展潜力巨大，相信未来国内将建成越来越多海水淡化装置，实现水资源循环利用，解决日益紧张的淡水资源不足问题。

3 结语

反渗透技术在水处理中的应用，是时代发展的必然趋势，也是行业技术变革的最优途径。当然，国内与国外相比在相关技术应用上还有不小的差距，国内行业应积极研究探索反渗透技术，为更好的水体净化处理发展提供助力。

参考文献

[1] 倪国强，解田，胡宏，等.反渗透技术在水处理中的应用进展[J].化工技术与开发，2012，41（10）：23-27.

[2] 李琳琳，高丽，单学敏.反渗透技术在水处理中的应用[J].城乡建设，2010（9）：263-264.

[3] 李德忠.反渗透技术在水处理中的应用[J].企业技术开发月刊，2014（8）：31-32.endprint