反渗透技术的核心在于渗透与反渗透现象的利用。在自然状态下,水分子会从低浓度区域(如淡水)透过半透膜,自发地流向高浓度区域(如盐水),这一过程称为渗透。反渗透则是在高浓度区域施加额外的压力,使得水分子逆向流动,即从高浓度区域流向低浓度区域,这一过程与自然渗透方向相反,因此得名反渗透。
反渗透膜的选择透过性是实现分离的关键。这种膜只允许水分子通过,而阻止盐分、有机物、细菌等杂质的透过。这种选择性基于膜材料的化学结构和孔隙大小,其中聚酰胺材料因其的脱盐性能而被广泛应用于脱盐层的制造。
反渗透过程中的传质机理主要包括以下几种模型:
- 溶解-扩散模型:该模型认为溶质和溶剂都能溶于非多孔膜表面层内,并在化学势推动下扩散通过膜。这一模型强调了膜材料的溶解度和扩散系数对分离效果的影响。
- 吸附-毛细孔流模型:该模型基于膜对水的吸附,形成一层纯水层,在外压作用下通过膜表面的毛细孔流动,实现分离。
- 氢键理论:该理论解释了水分子与膜材料(如醋酸纤维素)之间的氢键作用,以及在压力作用下水分子如何通过膜的多孔层流出。