RO[1]  是英文Reverse Osmosis 的(de)(de)縮寫，中文意思是反滲(shen)透(tou)(tou)。一般(ban)(ban)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)流動方式是由(you)低(di)濃(nong)度(du)(du)流向高(gao)濃(nong)度(du)(du)，水(shui)(shui)(shui)一旦加壓之后，將由(you)高(gao)濃(nong)度(du)(du)流向低(di)濃(nong)度(du)(du)，亦即所謂逆滲(shen)透(tou)(tou)原理：由(you)于RO膜的(de)(de)孔(kong)徑是頭(tou)發絲的(de)(de)一百萬分之一（0.0001微(wei)米），一般(ban)(ban)肉眼無(wu)(wu)法看到(dao)，細菌(jun)、病毒是它(ta)的(de)(de)5000倍(bei)，因(yin)此(ci)，只有水(shui)(shui)(shui)分子及部分礦物離子能(neng)夠通(tong)過(通(tong)過的(de)(de)離子無(wu)(wu)益損取向)，其它(ta)雜(za)質及重(zhong)金屬均(jun)由(you)廢水(shui)(shui)(shui)管排(pai)出(chu)。所有海水(shui)(shui)(shui)淡化的(de)(de)過程，以及太空(kong)人廢水(shui)(shui)(shui)回收處理均(jun)采用(yong)此(ci)方法，因(yin)此(ci)RO膜又稱(cheng)體(ti)外的(de)(de)高(gao)科技“人工腎臟”。目前國內外，醫學軍用(yong)民用(yong)領域，都采取RO膜進(jin)行高(gao)分子過濾。

反滲(shen)透(tou)(tou)是60年代發展起來的一項新的膜分離(li)技(ji)術，是依靠(kao)反滲(shen)透(tou)(tou)膜在壓力下使溶(rong)(rong)液中(zhong)的溶(rong)(rong)劑與溶(rong)(rong)質進行分離(li)的過(guo)程。反滲(shen)透(tou)(tou)的英文全(quan)名(ming)是“REVERSE OSMOSIS”，縮寫為“RO”。

RO（Reverse Osmosis）反滲透(tou)技(ji)(ji)術(shu)是利用滲透(tou)壓力(li)差(cha)為動力(li)的(de)膜分離過濾技(ji)(ji)術(shu)，源于美(mei)國二十世紀六十年代宇(yu)航科技(ji)(ji)的(de)研究(jiu)，后逐漸轉化(hua)為民用，目前已廣泛運(yun)用于科研、醫藥、食品、飲料(liao)、海水淡化(hua)等領域。

RO反滲透膜孔徑小至納米級（1納米=10*-9米），在一定的壓力下，水分子(zi)可以通(tong)過(guo)(guo)(guo)RO膜，而(er)源水中的無(wu)機鹽、重(zhong)金屬離子(zi)、有機物(wu)、膠(jiao)體、細菌、病毒等雜(za)質無(wu)法通(tong)過(guo)(guo)(guo)RO膜，從而(er)使可以透過(guo)(guo)(guo)的純水和無(wu)法透過(guo)(guo)(guo)的濃縮水嚴(yan)格區分開來 。

發(fa)展背景

1950年美國科學(xue)家DR.S.Sourirajan有一回無意發現海(hai)鷗在海(hai)

反滲透膜結構示意(yi)圖(tu)

上飛行時(shi)從(cong)海(hai)面啜起(qi)一(yi)大口(kou)海(hai)水(shui)(shui)，隔了(le)幾秒后(hou)，吐(tu)(tu)出(chu)一(yi)小口(kou)的(de)海(hai)水(shui)(shui)，而(er)產生(sheng)疑問，因為(wei)陸地上由肺(fei)呼(hu)吸(xi)的(de)動物是無(wu)法(fa)飲(yin)用(yong)高鹽份(fen)(fen)的(de)海(hai)水(shui)(shui)的(de)。經(jing)(jing)(jing)過解剖發現海(hai)鷗體內(nei)有一(yi)層薄(bo)膜，該薄(bo)膜非常準確(que)，海(hai)水(shui)(shui)經(jing)(jing)(jing)由海(hai)鷗吸(xi)入(ru)(ru)體內(nei)后(hou)加(jia)壓，再經(jing)(jing)(jing)由壓力作用(yong)將水(shui)(shui)分子貫穿滲(shen)透過薄(bo)膜轉化(hua)為(wei)淡水(shui)(shui)，而(er)含(han)有雜質及高濃縮鹽份(fen)(fen)的(de)海(hai)水(shui)(shui)則吐(tu)(tu)出(chu)嘴外，此即(ji)往后(hou)反滲(shen)透法(fa)的(de)基本理論(lun)架構，并(bing)在(zai)1953年(nian)由University of Florida應用(yong)于海(hai)水(shui)(shui)淡化(hua)去除鹽份(fen)(fen)設備，在(zai)1960年(nian)經(jing)(jing)(jing)美(mei)國聯邦政(zheng)府專案(an)資助美(mei)國U.C.L.A大學(xue)醫學(xue)院(yuan)教授Dr.S.Sidney Lode配合DR.S.Soirirajan博士著手(shou)研(yan)(yan)究(jiu)反滲(shen)透膜，一(yi)年(nian)約投入(ru)(ru)四億美(mei)元經(jing)(jing)(jing)費研(yan)(yan)究(jiu)，以運用(yong)于太(tai)空(kong)人使(shi)用(yong)，使(shi)太(tai)空(kong)船不用(yong)運載大量的(de)飲(yin)用(yong)水(shui)(shui)升(sheng)空(kong)，直到1960年(nian)投入(ru)(ru)研(yan)(yan)究(jiu)工作的(de)學(xue)者、專家越來越多，使(shi)之質與量更加(jia)精(jing)進，從(cong)而(er)解決了(le)人類飲(yin)用(yong)水(shui)(shui)中(zhong)的(de)難題。

工(gong)作原(yuan)理(li)

編輯(ji)

要了解反滲透，首先要了解“滲透”的概念。

滲(shen)透是一種物理現(xian)象。當兩種含有不同(tong)鹽類的水，如(ru)用(yong)一張半滲(shen)透

 RO膜原理圖

性的(de)(de)(de)薄膜(mo)分(fen)(fen)開就(jiu)會發現，含(han)鹽量少(shao)的(de)(de)(de)一(yi)邊的(de)(de)(de)水(shui)(shui)分(fen)(fen)會透(tou)(tou)過(guo)膜(mo)滲(shen)到含(han)鹽量高的(de)(de)(de)水(shui)(shui)中，而所含(han)的(de)(de)(de)鹽分(fen)(fen)并(bing)不滲(shen)透(tou)(tou)，這樣(yang)，逐漸把兩(liang)邊的(de)(de)(de)含(han)鹽濃度融合到均(jun)等為止(zhi)，這一(yi)過(guo)程(cheng)稱為滲(shen)透(tou)(tou)。然(ran)(ran)而，要完(wan)成(cheng)這一(yi)過(guo)程(cheng)需要很長時間。但(dan)如果(guo)在含(han)鹽量高的(de)(de)(de)水(shui)(shui)側，施(shi)(shi)加(jia)(jia)一(yi)個壓(ya)力(li)(li)，其結(jie)果(guo)也可以(yi)使(shi)上述(shu)滲(shen)透(tou)(tou)停(ting)止(zhi)，這時的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)稱為滲(shen)透(tou)(tou)壓(ya)力(li)(li)。如果(guo)壓(ya)力(li)(li)再加(jia)(jia)大，可以(yi)使(shi)方向向反(fan)方向滲(shen)透(tou)(tou)，而鹽分(fen)(fen)剩下。因(yin)此，反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)除鹽原理，就(jiu)是在有鹽分(fen)(fen)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)中（如原水(shui)(shui)），施(shi)(shi)以(yi)比自然(ran)(ran)滲(shen)透(tou)(tou)壓(ya)力(li)(li)更大的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)，使(shi)滲(shen)透(tou)(tou)向相反(fan)方向進(jin)行，把原水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)水(shui)(shui)分(fen)(fen)子壓(ya)力(li)(li)到膜(mo)的(de)(de)(de)另一(yi)邊，變(bian)成(cheng)潔凈的(de)(de)(de)水(shui)(shui)，從而達(da)到除去(qu)水(shui)(shui)中雜質、鹽分(fen)(fen)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。

反(fan)滲(shen)(shen)透又稱逆滲(shen)(shen)透，一種以壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)差為推動力(li)(li)(li)，從(cong)溶(rong)(rong)液(ye)中分離(li)出溶(rong)(rong)劑(ji)的(de)(de)膜(mo)分離(li)操(cao)作。對膜(mo)一側(ce)的(de)(de)料(liao)液(ye)施加壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)，當壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)超(chao)過它的(de)(de)滲(shen)(shen)透壓(ya)(ya)(ya)時，溶(rong)(rong)劑(ji)會(hui)逆著自然滲(shen)(shen)透的(de)(de)方向作反(fan)向滲(shen)(shen)透。從(cong)而在膜(mo)的(de)(de)低壓(ya)(ya)(ya)側(ce)得到透過的(de)(de)溶(rong)(rong)劑(ji)，即(ji)滲(shen)(shen)透液(ye)；高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)側(ce)得到濃(nong)縮的(de)(de)溶(rong)(rong)液(ye)，即(ji)濃(nong)縮液(ye)。若用反(fan)滲(shen)(shen)透處理海水，在膜(mo)的(de)(de)低壓(ya)(ya)(ya)側(ce)得到淡(dan)水，在高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)側(ce)得到鹵水。

反滲(shen)透(tou)(tou)時(shi)，溶劑的滲(shen)透(tou)(tou)速率(lv)即(ji)液流(liu)能(neng)量N為(wei)(wei)(wei)：N=Kh(Δp－Δπ) （式中(zhong)Kh為(wei)(wei)(wei)水力(li)滲(shen)透(tou)(tou)系數，隨溫度升高稍(shao)有變大；Δp為(wei)(wei)(wei)膜(mo)兩(liang)側(ce)的靜壓(ya)(ya)差；Δπ為(wei)(wei)(wei)膜(mo)兩(liang)側(ce)溶液的滲(shen)透(tou)(tou)壓(ya)(ya)差）。稀溶液的滲(shen)透(tou)(tou)壓(ya)(ya)π為(wei)(wei)(wei)：π=iCRT

反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)通(tong)常(chang)使用非對稱(cheng)膜和(he)(he)復(fu)合膜，所用的設(she)備(bei)主要是中(zhong)空纖維式或卷式的膜分(fen)離(li)(li)設(she)備(bei)。反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)膜能(neng)截(jie)留(liu)水(shui)中(zhong)的各種無機(ji)離(li)(li)子(zi)、膠體物(wu)質和(he)(he)大(da)分(fen)子(zi)[3]  溶(rong)質，從而(er)取(qu)得凈制(zhi)的水(shui)。也可用于大(da)分(fen)子(zi)有機(ji)物(wu)溶(rong)液的預濃(nong)縮(suo)。由于反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)過程簡單，能(neng)耗低，近20年來得到迅速發展。現(xian)已(yi)(yi)大(da)規模應(ying)用于海水(shui)和(he)(he)苦咸水(shui)（見鹵水(shui)）淡化(hua)、鍋爐用水(shui)軟化(hua)和(he)(he)廢水(shui)處理，并(bing)與離(li)(li)子(zi)交(jiao)換結合制(zhi)取(qu)高純水(shui)，目前其應(ying)用范圍正在擴大(da)，已(yi)(yi)開始用于乳(ru)品、果汁的濃(nong)縮(suo)以及生化(hua)和(he)(he)生物(wu)制(zhi)劑的分(fen)離(li)(li)和(he)(he)濃(nong)縮(suo)方面。

經典模型

反滲透機(ji)理模型(xing)(xing)有幾(ji)個經典(dian)模型(xing)(xing)

（1）先(xian)吸附毛細(xi)孔(kong)模型：弱點干態電(dian)鏡(jing)下，沒發現孔(kong)。濕態膜(mo)標本不是電(dian)鏡(jing)的樣品(pin)。由(you)Sourirajan提出。

（2）溶解擴(kuo)散模(mo)型：不認為有孔。

（3）干(gan)閉濕(shi)開(kai)模型(xing)(xing)：上個世紀80，90年(nian)代(dai)，鄧宇等(deng)提出的(de)，能夠解釋1和2模型(xing)(xing)的(de)統一(yi)的(de)現(xian)代(dai)貼切的(de)逆滲透(tou)機(ji)理模型(xing)(xing)。既“干(gan)閉濕(shi)開(kai)”反滲透(tou)模型(xing)(xing)，統一(yi)了兩個經(jing)典的(de)反滲透(tou)機(ji)制模型(xing)(xing)，細孔模型(xing)(xing)，溶解擴(kuo)散模型(xing)(xing)。即

膜干時，膜收縮致(zhi)密，孔隙閉合，電鏡下(xia)看不到；

膜(mo)濕時，膜(mo)材料溶脹，膜(mo)的(de)孔(kong)隙被溶劑溶脹，孔(kong)打開。合并就是“干閉濕開”脫鹽模型。

參考資料(liao)：海(hai)水淡化技術(shu)：非(fei)加壓吸附滲透(tou)海(hai)水淡化法。上個(ge)世(shi)紀90年代鄧宇(yu)的發明，《美(mei)國化學文(wen)摘》收錄(lu)。

RO膜的孔徑是頭發(fa)絲的一百萬分(fen)之五(wu)（0.0001微米(mi)），也(ye)就是1×10^-10m，而水分(fen)子(zi)的直徑是4×10^-10m ，試問水分(fen)子(zi)如何透過？

RO （干）膜的(de)(de)孔徑=1×10^-10m，應該是(shi)(shi)(shi)“干膜”的(de)(de)孔徑。膜分子(zi)結構(gou)是(shi)(shi)(shi)有彈性的(de)(de)，當(dang)“干RO膜”被水(shui)(shui)溶脹(zhang)后，其“濕膜”的(de)(de)孔徑>≥1×10^-10m，達到水(shui)(shui)分子(zi)的(de)(de)4×10^-10m是(shi)(shi)(shi)容易的(de)(de)，況且水(shui)(shui)分子(zi)也不是(shi)(shi)(shi)死硬的(de)(de)，是(shi)(shi)(shi)柔性的(de)(de)，正好似“柔情(qing)似水(shui)(shui)”。

污染分(fen)析(xi)

為了提高清(qing)洗(xi)效果，清(qing)洗(xi)前(qian)需(xu)要對膜污(wu)染的狀(zhuang)況進(jin)行(xing)分析，確定(ding)污(wu)染物的種類，根(gen)據反滲透(tou)膜污(wu)染、結垢的具體情(qing)況，選擇(ze)有針對性的清(qing)洗(xi)劑進(jin)行(xing)清(qing)洗(xi)。

1.1分(fen)析途(tu)徑

(1)分(fen)析(xi)系(xi)統運行數據。

(2)分析給(gei)水中(zhong)潛(qian)在的污染、結(jie)垢成(cheng)分。

(3)分析SDI儀的膜過(guo)濾器收集的污染物。

(4)分析(xi)濾(lv)芯(xin)過濾(lv)器(qi)的污染物。

(5)檢查(cha)管道內表面(mian)和(he)膜元件(jian)兩端的狀況。

(6)必要時(shi)剖(pou)開膜元件進行(xing)分析,查找(zhao)污(wu)染、結垢(gou)成分。

1.2分析方法

RO膜污染嚴重時，可通過染色(se)試驗、顯(xian)微鏡(jing)分析(xi)(xi)、傅立葉變(bian)換紅(hong)外線光譜(FTIR)分析(xi)(xi)、掃(sao)描電子顯(xian)微鏡(jing)(SEM)分析(xi)(xi)、能源頻射(she)X光線(EDX)分析(xi)(xi)等查找原因判斷故障位置(zhi)。實際應用中常采(cai)用以下簡便(bian)易行的分析(xi)(xi)方法。

(1)目測(ce)

在(zai)確定(ding)系統已經發生污染(ran)，需要實施化學清(qing)(qing)洗(xi)時，先打開(kai)壓力(li)容(rong)器端板，直(zhi)接(jie)觀察(cha)污染(ran)物在(zai)壓力(li)容(rong)器端板與(yu)膜元件(jian)之(zhi)間(jian)的間(jian)隙(xi)內(nei)累積的情況。一般根(gen)據直(zhi)接(jie)觀察(cha)即可基(ji)本確定(ding)污染(ran)物的類型，從而確定(ding)相(xiang)應的清(qing)(qing)洗(xi)方案(an)。

①前段污染觀(guan)察

預處理濾料(石英砂、活(huo)性炭)泄漏(lou)、膠體污(wu)染、有(you)機物(wu)(wu)(wu)污(wu)染和生(sheng)物(wu)(wu)(wu)污(wu)染時(shi)，前端(duan)嚴(yan)重，可以從前端(duan)膜元件入口觀察(cha)到顆粒物(wu)(wu)(wu)及粘(zhan)(zhan)液狀污(wu)染；發生(sheng)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)污(wu)染時(shi)會發現(xian)腥臭味粘(zhan)(zhan)液物(wu)(wu)(wu)質(zhi)，灼燒刮取(qu)的生(sheng)物(wu)(wu)(wu)粘(zhan)(zhan)泥(粘(zhan)(zhan)膜)，會有(you)蛋(dan)白(bai)質(zhi)的焦臭氣味。

②末端污染觀察

無(wu)機鹽結垢在(zai)(zai)系(xi)統末端嚴重,在(zai)(zai)末端膜(mo)元件(jian)端頭處可以摸(mo)到粗糙的(de)粉狀物(wu)。用鹽酸(suan)(pH3~4)溶解(jie)時有(you)氣體(ti)冒出，說明(ming)沉淀物(wu)可能是CaCO3。硫酸(suan)鹽垢、硅垢在(zai)(zai)pH很(hen)低時也很(hen)難溶解(jie)。如果垢在(zai)(zai)0.1mol/LHF溶液中是可溶的(de)，則可能是硅垢。

用途

RO膜，是(shi)Reverse Osmosis membrane 的(de)縮寫，中文(wen)意思(si)是(shi):逆(ni)滲透(tou)(tou)(tou)或(huo)者反滲透(tou)(tou)(tou)，滲透(tou)(tou)(tou)是(shi)水的(de)一(yi)種物(wu)理現象(xiang)。由于水存在濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)差(cha)異，而水的(de)滲透(tou)(tou)(tou)方式是(shi)由低濃(nong)度(du)(du)(du)流(liu)向(xiang)高(gao)濃(nong)度(du)(du)(du)，反滲透(tou)(tou)(tou)，顧名思(si)義即(ji)水一(yi)旦加壓之(zhi)后，將由高(gao)濃(nong)度(du)(du)(du)流(liu)向(xiang)低濃(nong)度(du)(du)(du)，亦即(ji)所謂逆(ni)滲透(tou)(tou)(tou)原理。

逆滲(shen)透凈水(shui)機(ji)就是(shi)在高濃(nong)(nong)度水(shui)的(de)(de)(de)一邊(bian)加壓，使水(shui)份(fen)從高濃(nong)(nong)度穿過RO膜迫往低濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)一邊(bian)，從而達到把水(shui)凈化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。由于(yu)RO膜的(de)(de)(de)孔徑是(shi)頭發絲的(de)(de)(de)一百萬分(fen)之五( 0.0001 微米) , 一般肉眼無法(fa)看到，細菌(jun)、病毒是(shi)它(ta)的(de)(de)(de)5000倍(bei)，因此(ci)(ci)，只有水(shui)分(fen)子及部分(fen)有益人(ren)體的(de)(de)(de)礦物(wu)離子能夠通(tong)過，其(qi)它(ta)雜質及重金(jin)屬均由廢水(shui)管排出(chu)，所(suo)有海水(shui)淡化(hua)的(de)(de)(de)過程(cheng)，以及太空人(ren)廢水(shui)回收處理均采用此(ci)(ci)方法(fa)，因此(ci)(ci) RO 膜又稱體外的(de)(de)(de)高科技(ji)人(ren)工(gong)腎臟。

RO膜民(min)用方面(mian)是用于(yu)純(chun)水(shui)(shui)(shui)機方面(mian)，作為純(chun)水(shui)(shui)(shui)機凈化的(de)(de)過(guo)濾(lv)裝(zhuang)置之一，在自(zi)來水(shui)(shui)(shui)到(dao)凈水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)過(guo)濾(lv)中起(qi)了核心的(de)(de)作用。RO膜能夠(gou)有效的(de)(de)去除水(shui)(shui)(shui)中鈣、鎂、細菌、有機物(wu)、無機物(wu)、金屬離子和放射性物(wu)質等(deng)，經過(guo)該(gai)裝(zhuang)置凈化出的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)晶瑩清澈、甜美甘醇。該(gai)裝(zhuang)置適用于(yu)家庭和賓館(guan)、酒(jiu)店、醫(yi)院等(deng)企事業單位飲用凈水(shui)(shui)(shui)使用。

清(qing)洗方案

清洗RO膜元件(jian)的一般步驟：

一(yi)、用泵將干(gan)凈、無游離氯的反滲透產品(pin)水(shui)從清洗箱(xiang)(或相應水(shui)源)打入壓力容器中并排(pai)放(fang)幾分(fen)鐘(zhong)。

二、用干凈的產品水在清洗箱(xiang)中配制(zhi)清洗液(ye)（不同(tong)的膜需不同(tong)的清洗液(ye)）。

三、將(jiang)清洗液在壓力(li)容(rong)器中循環1小時(shi)或預先設定的時(shi)間(jian)。

四、清洗(xi)(xi)(xi)完成以(yi)后，排凈清洗(xi)(xi)(xi)箱并(bing)進行沖(chong)洗(xi)(xi)(xi)，然(ran)后向(xiang)清洗(xi)(xi)(xi)箱中充滿干凈的產品水以(yi)備下一(yi)步沖(chong)洗(xi)(xi)(xi)。

五、用泵將干凈、無游離氯(lv)的產品水從清洗箱(或相應水源)打入壓力(li)容器中并(bing)排放幾分鐘。

六、在沖(chong)洗反(fan)滲(shen)透系統(tong)后(hou)，在產(chan)品水(shui)排放(fang)閥打開狀態(tai)下運行反(fan)滲(shen)透系統(tong)，直到產(chan)品水(shui)清(qing)潔、無泡沫或(huo)無清(qing)洗劑(通常(chang)15~30分鐘)。