一、反渗透技术

1.渗透

用一张只允许水分子通过的膜，将纯水和盐水隔开。自然状态下，水分子会自发地从纯水侧穿过膜进入盐水侧，试图稀释盐水以达到两侧浓度平衡，这个过程就是渗透。推动这个自然过程的动力，就是渗透压。

2.反渗透

如果我们想在盐水侧得到纯水，就要对抗这个自然过程。于是，我们在盐水侧施加一个高于其渗透压的外部压力，强行将水分子从盐水中“挤”回纯水侧。而盐分、胶体、有机物等杂质则被膜截留。这个“逆天而行”的过程，就是反渗透。

3.渗透压的计算

π=i×C×R×T

π：渗透压；

i：溶液的范特霍夫系数（对于NaCl，i≈2）；

C：溶液的摩尔浓度；

R：理想气体常数；

T：绝对温度

（1）温度的影响：公式中的T告诉我们，水温越高，原水渗透压越高，所需的操作压力也越高。这解释了为什么冬季和夏季的RO运行压力需要差异化调整。

（2）浓度的动态变化：在RO运行中，膜元件给水侧到浓水侧的浓度C是不断升高的，这意味着膜元件不同位置的渗透压是不同的，浓水端的结垢风险也最高。

3.分离机理

水分子首先溶解于膜材料的聚合物网络中。然后在压力驱动的浓度梯度下，扩散穿过膜层。最后在产水侧解吸出来。而水合半径较大的离子和分子，由于其“溶解”和“扩散”能力远弱于水分子，因此被截留。这个过程更像是一场“分子级别的竞速赛”，而非简单的“过筛子”。

二、反渗透膜元件

1.聚酰胺复合膜

如今主流的RO膜已非均质醋酸纤维素膜，而是通过界面聚合制成的聚酰胺薄层复合膜。它由三层构成：

聚酯无纺布支撑层：提供机械强度。聚砜多孔中间层：提供结构支撑，表面平滑。

聚酰胺脱盐层：约200纳米厚的超薄致密层，是起到脱盐作用的核心。

这种结构的优势在于：脱盐层极薄（高通量）、化学稳定性好（pH耐受范围宽）、脱盐率高（＞99%）。但其致命缺陷是对氧化剂（如余氯）非常敏感，极易被不可逆地降解。

2.关键性能参数的内在联系

脱盐率膜截留盐分的能力。脱盐率=(1-产水含盐量/给水含盐量)×100%。它是膜制造水平的直接体现。

水通量单位膜面积在单位时间内的产水量。通量过高，会加剧污染；过低，则设备投资大。需要在设计与运行中寻求平衡。

回收率回收率=产水流量/给水流量×100%。提高回收率能节水，但会导致浓水侧浓度更高，加剧结垢和污染风险。

这三个参数相互制约，在恒定压力下，提高回收率会导致平均给水浓度升高、渗透压升高，从而使实际净驱动压力降低，产水通量下降。同时，更高的浓水浓度意味着盐分透过膜的推动力更强，可能导致脱盐率略有下降。

三、系统的工程逻辑

1.预处理

预处理的目标只有一个：满足RO膜的进水要求。其设计完全取决于原水水质与RO膜的脆弱性。多介质过滤去除悬浮物、活性炭吸附余氯、软化去除硬度、加药抑制结垢……每一个环节都是为保护“心脏”而设的屏障。

一段：膜元件并联，承担主要的产水任务。

二段：接纳一段的浓水，再次进行分离，回收部分产水。

级：指产水经过加压后再次进入RO系统处理，目的在于进一步提升产水水质，常用于超纯水制备。

经典的“2:1”排列（第一段6支膜壳，第二段3支膜壳）就是为了平衡各段的通量，避免二段因流量过低而污染堵塞。

3. 系统的“神经网络”

每个关键仪表的设置，都是一个诊断窗口：

给水/浓水压力用于计算段间压差，判断污染情况。产水流量核心性能指标，其标准化值是判断污染的重要依据。

给水/产水电导率直接反映脱盐率变化。SDI仪在线监测预处理效果，是RO系统的“哨兵”。