2015-04-03 浏览数:
半透膜是具有选择性透过性能的薄膜。当液体或气体通过半透膜时,一些组分透过,而另外一些组分被截留。实际上半透膜对于任何组分
半透膜是具有选择性透过性能的薄膜。当液体或气体通过半透膜时,一些组分透过,而另外一些组分被截留。实际上半透膜对于任何组分都有透过性,只是透过的速率相差很大。在反渗透过程中,溶剂(水)的透过速率远远大于溶解在水中的溶质(盐分)。通过半透膜实现了溶剂和溶质的分离,得到纯水以及浓缩的盐溶液。
渗透是当流体在跨越半透膜屏障时的一种自然过程。如果将一箱纯水用一张半透膜垂直分为两部分,纯水与理想半透膜的两面以相同的温度和压力接触,在这样的条件下没有跨越半透膜的水的流动产生,因为在膜两侧的化学势完全相等。如果在其中一侧加入溶解性盐,盐溶液一边的化学势降低了。纯水便会向盐溶液一侧渗透,从而产生一个渗透流,直到化学势的平衡重新建立为止
如在图-1a的箱子中,水通过渗透作用流向盐溶液一侧,直到达到新的平衡建立。在盐溶液一边施加一个额外的压力与渗透压相等,原有的平衡会受到影响(图-1b)。外加压力将会使盐溶液一边的化学势增加,使溶剂流向纯水一边。这种现象便是渗透。
反渗透过程的驱动力是外加压力,反渗透分离所需能量与溶液的难度直接相关。因此从盐溶液中生产同样体积的水,盐的浓度越高,所需能耗也越高。
对于反渗透过程分离水和盐的机理还没有一个公认的统一解释。目前一般推荐两种传递模型:毛细孔流模型和溶解扩散模型。水通过膜有两种方式,一种是通过膜上存在的孔,另外一种是通过膜中的分子节点之间的扩散。根据理论,膜的化学质是在固液界面上水优先吸附并通过,盐被截留。水与膜表面之间有弱的化学结合力,使得水能够在膜的结构中分散。膜的物理和化学性质决定了在传递过程中水比盐的优先地位。
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