反渗透膜通常由多个结构层次组成,以满足不同的功能需求。根据资料,一张典型的三层反渗透复合膜包括以下结构:
- 无纺布层:作为膜的支撑结构,提供机械强度,允许水流通过的同时支撑其他层次。
- 聚砜层:中间层,起到过渡和支撑作用,膜的结构稳定性。
- 脱盐层:内层,也是关键的一层,通常由聚酰胺材料制成,负责分离盐分和其他杂质。
对于一些特殊性能的膜元件,膜片表层还会涂覆一层功能改性层,以增强膜的性能。
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。
反渗透膜的抗污染性能是指膜在长时间运行中抵抗污染物沉积的能力。良好的抗污染性能可以减少化学清洗的频率,延长膜的使用寿命。抗污染性能与膜表面的亲水性、粗糙度和孔隙结构有关。亲水性表面可以减少膜污染,提高水通量。