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现在家用反渗透(RO)净水器的工作原理是怎么回事?

2017年07月17日 知乎 韩津科技 字体:

因为反渗透的过滤机理不是机械筛分。

行业内不用孔径来表示反渗透过滤精度。而是用相对分子质量,相对分子质量小于100的物质会透过反渗透膜。
过滤工艺截留组分从大到小,分别为,微滤(~1μm),超滤(0.001~0.02μm),纳滤(1nm),反渗透(~0.1nm)。同时他们的过滤压力也越来越高
前两个的过滤机理是机械筛分,就是想象你用一个筛子,比筛子孔径小的会漏过去,而大的会留下来。
而反渗透不是筛分,他的过滤机理是分子扩散之类的,所以水能通过,基本上只有水分子和单价离子这些分子量小于100的能通过。
纳滤的机理介于反渗透和筛分之间,它截留分子量200以上的物质。




1. 反渗透膜的材质是什么?


目前主流的反渗透膜是 全芳香高交联度聚酰胺 材质 ,好长的名字,大家明白这是什么吗?我猜有%98.76的知乎小伙伴们是一头的雾水。


好吧,PA你知道吧?

也不知道?

尼龙呢?

拿尼?也不知道?

等等,我听说过尼龙绳。。。你是说。。。

对,尼龙是一种神奇的材质,衍生物有千万种,下面有请我们的材料学Team leader登台为大家讲解。。。。。。。。哦,组建中啊,你怎么不早说。


总之,这种材质是有弹性的,就像,就像。。。算了,你自己领悟吧。


2. 反渗透膜的结构


现在家用反渗透(RO)净水器的工作原理是怎么回事?现在家用反渗透(RO)净水器的工作原理是怎么回事?

对,这是增压泵,目的就是把水压增加到70psi左右。通过高压,使水分子从膜的一侧移动到另一侧,也就是为什么0.324nm的水分子能通过0.1nm的膜孔,确切的说是挤过去的。


至于为啥Ca+离子差不多0.1-0.3nm,镁离子差不多0.06-0.26nm没能挤过去呢?说实话我也不懂。懂的话我就去申请专利自己搞膜了,貌似现在好多国产膜,用的膜组件也是进口的,国内只是卷一下而已。

我只能告诉你反渗透是要排废水的,纯水和废水的比率大概是1:3,其实废水的TDS也就是增加一点而已,完全可以利用,这是另外一个话题了,也是我眼里反渗透的唯一缺点。



反渗透的实际应用。


先给大家举两个高大上的例子。


起初,这种技术被用在太空舱里解决宇航员的用水问题。


太空舱是一个密闭的小空间,每一滴水都很珍贵,所有的汗液,尿液,和洗澡用水,都是要循环利用的,这也是为什么以前反渗透处理的纯净水也叫太空水的缘故。


其次,反渗透技术被大量用来做海水淡化。


这是已知的在海上除了接雨水之外的,唯一有效补充到淡水的方式,当然做海水淡化有专用的海水淡化膜,但是原理是一样的,海水淡化在国内做的比较大的应用是在山东长岛,因为岛上没有淡水供应,所有的淡水都是通过海水淡化而来的,每日处理量达到上万吨,综合成本在每吨8到10元之间,还是比较经济的。


然后,反渗透技术被大量应用作污水处理。


有人可能会问,污水怎么会用到反渗透?其实工业中很多废水污染物非常厉害,里面包括各种剧毒物质,如果直接排到自然水体中,可能会造成非常严重的后果。

反渗透的优点在于能够去除水中大多数溶解物。一般来说,合格的反渗透膜系统脱盐率在95%到98%左右。所以污水经过预处理,然后再经过反渗透,基本上出来的水可以达到直接排放的要求了。

由于我是非专业人士,所以我也有一个疑问,虽然污水可以经过反渗透处理,但是还是有浓缩水出现的。在家用的时候都随着自来水排掉了,那么污水处理中,超过反渗透膜处理极限的那些水,排到哪里去了呢?这个期待专业人士来解答一下,



接下来,医药和食品行业里面用的水。


这两种都需要经过反渗透处理,达到去除污染物的目的。在医药行业里面用的是超纯水,需要经过两次反渗透处理,然后经过EDI超纯水设备进一步处理,经过三级处理,可以达到无任何杂质和细菌的水平(0.00x ppm)。食品行业里边就没有这么严格,一般就是经过一级反渗透,去掉里边的大多数(95%以上)杂质和细菌病毒。

反渗透水处理在电镀行业也有普遍的应用,主要是为了去除水中的盐,盐的存在会影响电镀的效果,这个对于电镀行业来说是必需品,


最后再说说离我们比较近的。


现在很多餐饮店,甜品饮料店,开始应用反渗透产品。用反渗透的话,最直接的效果是:你到一些店里吃饭,喝他们提供的白开水,如果有一些店里边的白开水难以下咽,他们就是用的自来水烧开了给你喝。而有些高档的饭店或者星级酒店里边的白开水,你喝的话感觉会比较柔和,就是经过了反渗透的处理。星级酒店里面如果用水处理设备,评级是可以直接加3分的。

夏天大家都喜欢吃甜品,如果甜品店里的冰沙、冰淇淋用的是自来水的话,你吃下去会怎么样?

采用不洁净的水源最直接的效果就是你会拉肚子。冷饮店里是不会有凉白开这种东西的。

最靠谱的方案就是经过反渗透的处理,把水里面的病菌过滤掉,效果还是非常好的。


再一个大家喝的桶装水和瓶装水,其实基本上也是反渗透技术处理过的纯净水。

所以有很多人在抵制纯净水的时候,其实我是在偷笑的,你根本就不可能拒绝纯净水。

这也是大家普遍存在的一个误区,有机会我会另外说一下关于水与营养和健康的关系。

当你去超市里面买水的时候,看一下标签就会知道,很多所谓的矿物质水,其实就是纯净水,然后人为添加了一些所谓的矿物质在里边,其实那些矿物质就叫食品添加剂好吗?详情我会在另一篇文章来分析我们大家平时能买到的饮用水。


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