崔洪友
3 反滲透反滲透(Reverse Osmosis , RO) 是利用反滲透膜選擇性地只允許溶劑(通常是水) 透過(guò)而截留離子性物質(zhì)的特性,以膜兩側(cè)靜壓差為推動(dòng)力,克服溶劑的滲透壓,實(shí)現(xiàn)對(duì)液體混合物分離的膜過(guò)程。反滲透膜的選擇透過(guò)性與組分在膜中的溶解、吸附和擴(kuò)散有關(guān),因而與膜孔的大小、結(jié)構(gòu)有關(guān)、膜的物理化學(xué)性質(zhì)有密切關(guān)系。在反滲透分離過(guò)程中,化學(xué)因素(膜及其表面特性) 起主導(dǎo)作用。反透過(guò)過(guò)程機(jī)理的解釋主要有三種理論模型:氫鍵理論模型、優(yōu)先吸附- 毛細(xì)管流理論模型和溶劑與溶質(zhì)透膜理論模型。氫鍵理論認(rèn)為,水透過(guò)膜是由于水分子和膜的活化點(diǎn)形成新氫鍵和斷開舊氫鍵的過(guò)程。即在高壓作用下,溶液中水分子和膜表皮層活化點(diǎn)締合,原活化點(diǎn)上的結(jié)合水解離出來(lái),解離出來(lái)的水分子繼續(xù)和下一個(gè)活化點(diǎn)締合,并解離出下一個(gè)結(jié)合水。水分子通過(guò)一連串的締合- 解離過(guò)程,依次從一個(gè)活化點(diǎn)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)活化點(diǎn),直至離開表皮層,進(jìn)入多孔層。優(yōu)先吸附- 毛細(xì)管流理論把反滲透膜看作一種微細(xì)多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì),具有選擇性吸附水分子而排斥溶質(zhì)分子的化學(xué)特性。當(dāng)水溶液與膜接觸時(shí),膜表面優(yōu)先吸附水分子,在界面上形成一層不含溶質(zhì)的純水分子層,其厚度視界面性質(zhì)而異,或?yàn)閱畏肿訉踊驗(yàn)槎喾肿訉?。在外壓作用?界面水層在膜孔內(nèi)產(chǎn)生毛細(xì)管流連續(xù)地透過(guò)膜。溶劑與溶質(zhì)透膜機(jī)理則認(rèn)為是由于溶劑與溶質(zhì)在膜中的溶解,然后在化學(xué)位差的推動(dòng)力下,從膜的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散,直至透過(guò)膜。在應(yīng)用研究方面,上世紀(jì)70 年代美國(guó)的Porter等人開始將RO 用于印染廢水的處理,實(shí)驗(yàn)考察了對(duì)18 種染料的回收和再利用的情況。內(nèi)壓管式醋酸纖維膜、中空纖維聚酰胺膜、卷式醋酸纖維膜以及外壓管式Zr (Ⅳ) 氧化物- PAA 動(dòng)態(tài)膜的脫色率都> 99 % ,COD 去除率> 92 % ,透過(guò)液可重新使用。Liu 等考察了反滲透對(duì)13 種酸性、堿性染料溶液的分離效果
4 納濾納濾(Nanofilt ration ,NF) 也是一種壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離過(guò)程。納濾膜的截留分子量介于反滲透和超濾之間,約為200～2000 Da ,其膜孔約為1 nm 左右。納濾膜多為荷電的復(fù)合膜,具有不對(duì)稱結(jié)構(gòu),其表面分離層由聚電解質(zhì)構(gòu)成,因而對(duì)無(wú)機(jī)鹽具有一定的截留率。NF 對(duì)于不同價(jià)態(tài)的離子存在Donnan 效應(yīng)。物料的荷電性、離子價(jià)數(shù)和濃度對(duì)膜的分離效都有很大影響。NF 能夠截留低分子量化合物和二價(jià)鹽,并對(duì)水具有軟化作用。
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