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反渗透系统原理解析

文章出处:未知作者:王鹤发表时间:2013-05-22 11:45

  溶解-扩散模型

  第一步,溶质和溶剂在玻璃钢膜壳内膜的料液侧表面外吸附和溶解;第二步,溶质和溶剂之间没有相互作用,他们在各自化学位差的推动下以分子扩散方式通过反渗透膜的活性层;第三步,溶质和溶剂在玻璃钢膜壳内膜的透过液侧表面解吸。

  在以上溶质和溶剂透过玻璃钢膜壳内膜的过程中,一般假设第一步、第三步进行的很快,此时透过速率取决于第二步,即溶质和溶剂在化学位差的推动下以分子扩散方式通过膜。由于玻璃钢膜壳内膜的选择性,使气体混合物或液体混合物得以分离。而物质的渗透能力,不仅取决于扩散系数,并且决定于其在玻璃钢膜壳内膜中的溶解度。

  优先吸附—毛细孔流理论

  当液体中溶有不同种类物质时,其表面张力将发生不同的变化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有机物质,可使其表面张力减小,但溶入某些无机盐类,反而使其表面张力稍有增加,这是因为溶质的分散是不均匀的,即溶质在溶液表面层中的浓度和溶液内部浓度不同,这就是溶液的表面吸附现象。当水溶液与高分子多孔膜接触时,若玻璃钢膜壳内膜的化学性质使玻璃钢膜壳内膜对溶质负吸附,对水是优先的正吸附,则在璃钢膜壳内膜膜与溶液界面上将形成一层被玻璃钢膜壳内膜吸附的一定厚度的纯水层。它在外压作用下,将通过玻璃钢膜壳内膜表面的毛细孔,从而可获取纯水。

  氢键理论

  在醋酸纤维素中,由于氢键和范德华力的作用,膜中存在晶相区域和非晶相区域两部分。大分子之间存在牢固结合并平行排列的为晶相区域,而大分子之间完全无序的为非晶相区域,水和溶质不能进入晶相区域。在接近醋酸纤维素分子的地方,水与醋酸纤维素羰基上的氧原子会形成氢键并构成所谓的结合水。当醋酸纤维素吸附了第一层水分子后,会引起水分子熵值的极大下降,形成类似于冰的结构。在非晶相区域较大的孔空间里,结合水的占有率很低,在孔的中央存在普通结构的水,不能与玻璃钢膜壳内醋酸纤维素膜形成氢键的离子或分子则进入结合水,并以有序扩散方式迁移,通过不断的改变和醋酸纤维素形成氢键的位置来通过璃钢膜壳内膜。

  在压力作用下,溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点——羰基上的氧原子形成氢键,而原来水分子形成的氢键被断开,水分子解离出来并随之移到下一个活化点并形成新的氢键,于是通过一连串的氢键形成与断开,使水分子离开玻璃钢膜壳内膜表面的致密活性层而进入膜的多孔层。由于多孔层含有大量的毛细管水,水分子能够畅通流出玻璃钢膜壳内膜外。