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摘要：水资源是一种宝贵的稀缺资源，由于水资源在日常生活和生产中发挥着不可代替的作用，水资源问题已经不仅仅是资源问题，更成为关系到各个国家经济发展、社会进步和国家稳定的重要战略问题。为了解决我国水资源短缺的现状，开发新型水资源和污水处理回用技术越来越受到重视。近些年，反渗透 技术广泛应用于水处理方面，并展现出其独特的优势。本文介绍了反渗透技术的原理，分析了反渗透技术在海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水的制备以及工业废水处理中的应用。
关键词：反渗透；膜分离；废水处理
随着我国经济的崛起，工业排水污染严重、用水量逐年增加、水资源短缺成为发展中亟待解决的问题，随着新的生活饮用水标准的出台，传统工艺处理的自来水水质已经不能满足要求。膜技术被称为“二十一世纪的水处理技术”，在污水处理、饮用水处理中具有广泛的应用前景，尤其是在作为小型水厂处理工艺方面更具有明显的优势。目前，膜法在饮用水处理中的应用主要是超滤膜和反渗透膜，由于反渗透系统对进水水质要求较严格，实践证明，只有在采用膜过滤技术的前提下才有可能长期稳定的保持SDI≤2的状况下，因此通常将超滤过滤技术作为反渗透的预处理。
一、反渗透原理、工艺
1、原理。反渗透是利用反渗透膜的选择性，以膜两侧静压差为动力，克服溶剂的渗透压，允许溶剂通过而截留离子物质，对液体混合物进行分离的膜过程。进行反渗透分离过程必要条件：一是外加压力必须大于溶液的渗透压力；二是必须有一种高透水性、高选择性的半透膜。反渗透膜表面微孔孔径一般小于1nm，对绝大部分无机盐、溶解性有机物、溶解性固体、生物和胶体都有很高的去除率。
2、技术工艺
反渗透膜自身对进水的pH、温度以及特定的化学物质比较敏感，进水的水质严格要求pH值范围4-10，温度＜40℃，淤泥密度指数SDI＜5，游离氯＜0.1mg·L-1，浊度＜1，含铁量＜0.1mg·L-1等。为了满足反渗透膜进水要求，原水在进入反渗透膜系统之前首先要进行预处理，然后经加压泵加压进入膜组件，在压力的作用下原水透过反渗透膜成为产水，而无机盐、有机物及微粒等被反渗透膜截留在膜的另一侧形成浓液。根据具体工艺的需求，浓液可被回收利用或者再处理。反渗透可以与超滤、纳滤等膜装置连用，组成集成膜装置。
二、在水处理中的应用
与其他传统分离工程相比，反渗透分离过程有其独特的优势：压力是反渗透分离过程的主动力，不经过能量密集交换的相变，能耗低；反渗透不需要大量的沉淀剂和吸附剂，运行成本低；反渗透分离工程设计和操作简单，建设周期短；反渗透净化效率高，环境友好。因此，反渗透技术在生活和工业水处理中已有广泛应用，如海水和苦咸水淡化、医用和工业用水的生产、纯水和超纯水的制备、工业废水处理、食品加工浓缩、气体分离等。
1、海水和苦咸水淡化。反渗透脱盐已成为一种获取饮用水的重要途径，是解决淡水资源紧缺的一种有效方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，反渗透脱盐技术主要应用在两个方面：海水淡化和苦咸水脱盐。全世界海水淡化装置中约有30% 是利用反渗透技术实现的，通过反渗透膜可除去海水中99% 以上的盐离子，得到可饮用的淡水。苦咸水在我国北方地区分布较为广泛，含盐离子较多，可通过反渗透技术进行除盐淡化处理，达到饮用水标准。对苦咸水进行过反渗透处理的实验研究，系统脱盐率＞95%，出水水质优于国家饮用水标准。海水和苦咸水淡化是反渗透技术的传统应用领域，目前存在的问题仍然是操作压力偏高，能耗较大，另外海水中的Cl-对反渗透膜也有较大的污染，阻碍了反渗透技术在该领域的进一步推广。目前，低压、低能耗、抗污染、抗氧化的反渗透膜正在积极的研发之中，以便从根本上解决现在存在的问题。
2、纯水和超纯水的制备。采用反渗透+混床水处理技术改进了原来的全离子交换制水工艺，运行期间，产水增加，水质改善，大幅度降低了制水成本。此外，许多科研人员均对反渗透+ 电去离子法制取纯水进行了实验研究，达到了预期结果，证实了反渗透+ 电去离子法制取高纯水的可行性。通过控制反渗透的级数可制取不同纯度脱盐水。随着反渗透级数的增加，脱盐水的纯度提高，但是出水量减少，水利用率降低，因此，反渗透装置连用一般不会超过二级，通常将反渗透与电去离子技术联用，不仅克服了反渗透出水不能彻底除盐的不足，还可以提高电去离子装置的进水水质，防止电去离子设备损坏，提高整体净水效果。
3、工业废水处理。工业废水处理是除脱盐和纯水的制备领域外，反渗透技术应用最多的一个领域。工业废水处理具有降低生产成本，保护环境，实现废水资源化等多重 意义。由于反渗透膜对进水要求较高，运用反渗透技术对废水进行深度处理时，往往还要结合沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH调节等预处理工艺。
（1）重金属废水处理。反渗透技术在重金属废水处理中应用较早，国内外均对此进行了大量的研究，反渗透技术已经在电镀废水处理中有所应用，主要是大规模用于镀镍、铬、锌漂洗水和混合重金属废水的处理。Mohsen Niaa加入Na2EDTA对Cu2+和Ni2+离子进行螯合作用，然后通过反渗透过滤，对Cu2+和Ni2+的离子截留率可以提高至99.5%。采用反渗透膜处理制革废水，结果表明，反渗透膜对皮革工业废水中的铬和有机物有很高的去除率。
（2）电厂循环废水处理。电厂循环冷却水系统对水的消耗量很大，占到纯火力发电厂用水的80%，热电厂用水的50% 以上，对循环排放水进行回收处理，产水作为循环补充水或锅炉补给水系统的水源，不仅防止了对环境造成污染，还可以有效节约水资源，降低生产成本。
（3）化工废水处理。采用离子交换法生产K2CO3的生产过程中，会产生大量的NH4Cl 废水，为了节约用水和彻底解决NH4Cl废水排放问题，采用选择离子交换、反渗透膜分离和低温多效闪蒸相结合的方法，将低浓度NH4Cl废水进一步浓缩回收，使废水由达标排放转变为全部回收利用，达到零排放。石油化工废水成分复杂，除含有油、硫、苯、酚、氰、环烷酸等有机物以外，还含有金属盐、反应残渣等，污染物浓度高且难降解，水量及酸碱度波动较大，传统的水处理工艺很难达到资源回收再利用的目的。公司新建的500t·h-1脱盐水装置运行稳定，脱盐率高，效果良好。采用超滤+反渗透双膜法进行了石化废水再生利用的中试，超滤系统产水SDI＜3，反渗透系统的脱盐率＞99%，终端产水达到循环冷却补水水质要求。
反渗透一般作为工业废水终端处理，对水中的无机盐、有机物、重金属离子等都有很高的截留率，出水水质优良，可回用作冷却水或工艺用水循环利用，不仅节约了新鲜水的使用量，节约生产成本，还减少了污水的排放量，对环境保护和可持续发展都有着重要意义，对缺水地区具有巨大的经济效益。
总结
在人口众多，水资源不断匮乏的今天，如何提高水资源利用率和降低水处理成本，对企业而言是关系到企业发展，环境保护以及社会利益的重大问题。为了解决这些问题，水处理方法也在不断地发展和成熟。迅速崛起的膜分离技术，无论是在产品结构调整、降低能耗及污染防治等方面都有明显的优势。反渗透技术的净化效率高，设计和操作简单，切实解决了目前水处理面临的许多难题。
参考文献
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论文作者:凌小凤
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/14
标签：反渗透论文; 脱盐论文; 废水处理论文; 废水论文; 技术论文; 超滤论文; 离子论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;