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反渗透水处理技术知识

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。

1、反渗透的工艺原理

反渗透膜分离技术的原理通过对如下几个专业名词的解释来描述：

1)半透膜：只能允许溶剂分子通过，而不允许溶质的分子通过的膜称为理想半渗透。

2)渗透：在相同的外压下，当溶液与纯溶剂为半透膜隔开时，纯溶剂会通过半透膜是溶液变稀的现象称为渗透。

3)渗透平衡：渗透过程中，单位时间内溶剂分子从两个相反方向穿过半透膜的数目彼此相等，即达到渗透平衡。

4)渗透压：当半透膜隔开溶液与纯溶剂时，加在原溶液上使其恰好能阻止纯溶剂进入溶液的额外压力称为渗透压。通常溶液越浓，溶液的渗透压越大。

5)反渗透：如果加在溶液上的压力超过了渗透压，则反而使溶液中的溶剂向纯溶剂方向流动，这个过程叫做反渗透。

反渗透是利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂(通常是水)而截留离子物质的性质，以膜两侧静压差为推动力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程。它的操作压差一般为1.5～10.5MPa，截留组分的大小为1～10Å的小分子溶质。除此之外，还可以从液体混合物中去除其他全部的悬浮物、溶解物和胶体。

2、反渗透工艺的技术特点

1)在常温不发生相变化的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于对热敏感物质的分离、浓缩、并且与有相变化的分离方法相比，能耗较低。

2)杂质去除范围广，不仅可以去除溶解的无机盐类、还可以去除各类有机杓杂质。

3)较高的除盐率和水的回用率、可截留粒径几纳米以上的溶质。

4)由于只是利用压力作为膜分离的推动力、因此分离装置简单，容易操作、自控和维修。

5)反渗透装置要求进水达到一定的指标才能正常运行，医此原水在进入反渗透装置之前要采用一定的预处理措施。为了延长膜的使用寿命，还要定期对膜进行清洗，以清除污垢。

3、反渗透工艺设计、计算

典型工艺流程：反渗透系统一般包括三大主要部分：预处理、反渗透装置、后处理。

与微滤和超滤过程类似，良好的预处理对反渗透装置长期稳定运行十分必要。

其目的主要为：

a.国去除悬浮固体和胶体，降低浊度;

b.控制微生物的生长;

c.抑制与控制微溶盐的沉积;

d.进水温度和pH值的调整;

e.有机物的去除;

f.旧金属氧化物和硅的沉淀控制;等等。

反渗透的预处理技术主要有：多介质过滤、活性炭过滤、保安过滤、微滤或超滤等。采用微滤或超滤作为预处理系统与其他方法相比更为高效。

反渗透装置本身根据原水的水质确定使用膜元件的类型，并根据对产水量和产水水质的要求，确定膜元件的数量、膜组件的排列方式和反渗透装置的回收率、脱盐率等参数。般情况下，反渗透系统有分段式，包括一级一段式、一级多段式;有多级式，通常为二级多段式。

以污水处理厂出水作为原水的反渗透工艺为例描述反渗透工艺流程，如下图所示。

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4、常用计算公式

水垢对人体健康的危害

据化学分析，每一克水垢中就会含有铅12毫克、砷21毫克、汞44毫克、镉3.4毫克、铁24毫克，其危害非常大，不但会引起人体重金属含量超标，还会引起胆结石病症，甚至还会导致人体器官癌变以及中毒。

水的硬度，是指水中的钙、镁、铁、铝、锰的碳酸盐、重碳酸盐、氯化物、硫酸盐及硝酸盐等所有的盐类的含量，并常含有汞、镉、砷、铅等少量的有害元素。水的硬度单位通常是将水中的全部盐类换算为碳酸钙来计量。当水中的硬度以碳酸钙计小于150毫克/升时，称为软水;150—450毫克/升时，称为硬水;450—714毫克/升时为高硬水;大于714毫克/升时为特硬水。国家生活饮用水硬度的卫生标准为小于450毫克/升(以碳酸钙计)。

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高硬度的水质严重地影响了工业生产和人们的生活与健康。在工业上用高硬度的水浆洗和漂染纺织物易出现斑点、发花、色泽黯淡，洁白度下降，形成废品和次品;用硬水酿酒易使果酒和啤酒出现浑浊与沉淀而报废;硬水不能供做化学试验、造纸、制药、电子、化工、食品饮料等工业用水，否则会产生废品、出现严重事故的恶果;用硬水洗衣物易使纺织物纤维变硬发脆而损坏;用硬水洗澡、洗头时有发涩发黏的感觉;用硬水烧豆与肉类不易熟烂;用硬水烧开水易使水壶结垢，浪费燃料1/3以上。

在人体健康上，饮用高硬水易使人患暂时性胃肠不适、腹胀、泻肚、排气多，甚至引起肾结石等疾病。不仅如此，水壶与暖水瓶使用一段时间后，其内壁就会结满一层白色的水碱，除大部分为碳酸钙、碳酸镁外、还含有多种有害的汞、镉、铅、砷等元素，如不经常及时清除，反复用来烧水、装水后，有害元素积累越来越多，并能再次溶于水中，当人们饮用后就进入人体，从而引起人体慢性中毒甚至可致癌和致畸，严重危害人体健康。

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