反滲透技術

反滲透技術

反滲透技術,是當今最先進和最節能有效的膜分離技術。其原理是在高於溶液滲透壓的作用下,依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。由於反滲透膜的膜孔徑非常小(僅為10A左右),因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等(去除率高達97%-98%)。反滲透是目前高純水設備中套用最廣泛的一種脫鹽技術,它的分離對象是溶液中的離子範圍和分子量幾百的有機物;反滲透(RO)、超過濾(UF)、微孔膜過濾(MF)和電滲析(EDI)技術都屬於膜分離技術。

製藥生產工藝用水可分為原料藥用水和製劑用水。製劑用水又分為口服藥用水和注射藥用水。除原料藥配料用水可用自來水外,其餘均須用純水。
反滲透(RO)是水處理中高精技術,90年代中期起在我國的醫藥行業得到了廣泛的套用,它的使用極大地延長了傳統的離子交換設備的再生周期,減少了酸鹼排放量,有利地保護了生態環境。隨著《藥品生產質量治理規範》(GMP)技術標準的深入貫徹與實施,全國許多藥廠相繼進行技術改造,陸續引進國外的先進技術和裝備,RO水處理技術及設備逐漸被製藥行業所採用。
反滲透工作原理
1.滲透及滲透壓
透現象在自然界是常見的,比如將一根黃瓜放入鹽水中,黃瓜就會因失水而變小。黃瓜中的水分子進入鹽水溶液的過程就是滲透過程。如下圖所示,如果用一個只有水分子才能透過的薄膜將一個水池隔斷成兩部分,在隔膜兩邊分別注入純水和鹽水到同一高度。過一段時間就可以發現純水液面降低了,而鹽水的液面升高了。我們把水分子透過這個隔膜遷移到鹽水中的現象叫做滲透現象。鹽水液面升高不是無止境的,到了一定高度就會達到一個平衡點。這時隔膜兩端液面差所代表的壓力被稱為滲透壓。滲透壓的大小與鹽水的濃度直接相關。
2.反滲透現象和反滲透淨水技術
在以上裝置達到平衡後,如果在鹽水端液面上施加一定壓力,此時,水分子就會由鹽水端向純水端遷移。液劑分子在壓力作用下由稀溶液向濃溶液遷移的過程這一現象被稱為反滲透現象。如果將鹽水加入以上設施的一端,並在該端施加超過該鹽水滲透壓的壓力,我們就可以在另一端得到純水。這就是反滲透淨水的原理。
反滲透設施生產純水的關鍵有兩個,一是一個有選擇性的膜,我們稱之為半透膜,二是一定的壓力。簡單地說,反滲透半透膜上有眾多的孔,這些孔的大小與水分子的大小相當,由於細菌、病毒、大部分有機污染物和水合離子均比水分子大得多,因此不能透過反滲透半透膜而與透過反滲透膜的水相分離。在水中眾多種雜質中,溶解性鹽類是最難清除的.因此,經常根據除鹽率的高低來確定反滲透的淨水效果.反滲透除鹽率的高低主要決定於反滲透半透膜的選擇性。目前,較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達99.7。

3.膜的種類及結構特點
1)按膜的結構形態分類
• 均質膜
為同一種材質、厚度均一的膜。
非對稱膜
為同一種材質,製做成緻密的表皮層和多孔支持層。表皮層是一層很薄的0.10.2m起鹽分離作用的薄膜。
• 複合膜
為不同材質製成的幾層膜的複合體,如圖2所示。表層為緻密屏障表皮(起阻止並分離鹽份的作用),厚約0.2m,因表皮層過薄,故敷在強度較高的多孔層上,多孔層厚約40m,最底層為無紡織物支撐層,厚約120m,起支撐整個膜的作用。
2)按膜的加工外形分類
有平面膜和中空纖維膜兩種

3)按膜的材質分類
• 醋酸纖維素膜
一般是用纖維素經酯化生成三醋酸纖維素,再經過二次水解成一、二、三醋酸纖維素的混合物。簡稱CA膜。
• 芳香聚醯胺膜
以高交聯芳香聚醯胺作為膜表皮的緻密脫鹽層,高交聯芳香聚醯胺由苯三醯氯和苯二胺聚合而成。

反滲透機理模型
有幾個經典模型
1.優先吸附毛細孔模型:弱點乾態電鏡下,沒發現孔。濕態膜標本不是電鏡的樣品。
2.溶解擴散模型:不認為有孔。
3.乾閉濕開模型:上工世紀80,90年代,國人鄧宇等提出的,能夠解釋1和2模型的統一的現代最貼切的逆滲透機理模型。既“乾閉濕開”反滲透模型,統一了兩個最經典的反滲透機制模型,細孔模型,溶解擴散模型。

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