RO反渗透的原理结构

一、反渗透设备核心理论基础

1. 渗透与渗透压

• 渗透：当两种不同浓度的溶液被半透膜（仅允许水分子通过）隔开时，水分子会自发从低浓度溶液向高浓度溶液移动，直至两侧浓度平衡，此过程称为渗透。

• 渗透压：阻止渗透现象发生所需施加的最小压力，其大小与溶液浓度正相关（溶液中溶质浓度越高，渗透压越大）。例如：

• 苦咸水（TDS≈5000mg/L）渗透压约 0.5MPa；

• 海水（TDS≈35000mg/L）渗透压约 2.5MPa。

2. 反渗透的逆向驱动

• 若在高浓度溶液侧施加超过渗透压的压力（如 1.0-1.6MPa），水分子将反向从高浓度溶液向低浓度溶液移动，这种与自然渗透相反的过程即为反渗透（Reverse Osmosis，RO）。

• 
  

二、工作原理过程解析

1. 膜表面的筛分与吸附作用

• 半透膜特性：RO 膜为非对称结构，表面致密脱盐层（厚度约 0.1μm）仅允许水分子通过，而离子、有机物、细菌等溶质（直径＞0.0001μm）被拦截。

• 分离机制：

• 筛分效应：溶质粒径大于膜孔道（孔径约 0.0001-0.001μm）时被机械拦截；

• 溶解扩散：水分子在膜表面优先吸附并扩散通过，溶质因与膜材质排斥（如聚酰胺膜对离子的排斥力）难以透过。

2. 水流路径与溶质截留

• 原水进入：高压泵将原水加压后送入 RO 膜元件，水流在膜外侧（进水侧）流动；

• 产水生成：水分子透过膜进入中心集水管，成为脱盐后的产水；

• 浓水排出：未透过膜的原水携带浓缩的溶质（如盐分、有机物）从浓水口排出，形成浓水。

三、关键参数与影响因素

1. 操作压力与渗透压的关系

• 当施加压力＞渗透压时，RO 过程发生，产水量与压力正相关，但超过一定范围（如 1.6MPa）后，膜压实效应会导致产水量增速放缓，甚至脱盐率下降。

2. 回收率与浓水浓度

• 回收率 = 产水量 / 进水量 ×100%，通常控制在 75% 以下（如苦咸水系统）。若回收率过高，浓水侧溶质浓度升高，可能达到过饱和状态（如 CaCO₃、CaSO₄），导致膜表面结垢。

3. 膜污染与通量衰减

• 原水中的胶体、微生物、有机物等会吸附在膜表面，形成污染层，导致膜通量（单位面积产水量）下降。例如：

• 无机胶体（如铁、铝氧化物）：形成坚硬垢层；

• 生物污染（细菌繁殖）：形成黏性生物膜。