一文讀懂反滲透膜和超濾膜的區別

一、反滲透膜介紹

RO是英文 Reverse Osmosis membrane 的縮寫，中文意思是（反滲透），一般水的流動方式是由低濃度流向高濃度，水一旦加壓之後，將由高濃度流向低濃度，亦即所謂逆滲透原理。

由於反滲透膜的孔徑是頭發絲的一百萬分之五（ 0.0001 微米） ， 一般肉眼無法看到，細菌、病毒體積是它的5000倍，因此，隻有水分子及部分有益人體的礦物離子能夠通過，其它雜質及重金屬均由廢水管排出。所有海水淡化的過程，以及太空人廢水回收處理均采用此方法，因此反滲透膜又稱體外的高科技人工腎髒。

反滲透膜是一種模擬生物半透膜製成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料製成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表麵微孔的直徑一般在0.5～10nm之間，透過性的大小與膜本身的化學結構有關。有的高分子材料對鹽的排斥性好，而水的透過速度並不好。有的高分子材料化學結構具有較多親水基團，因而水的透過速度相對較快。

1、反滲透的原理

首先要了解“滲透”的概念：滲透是一種物理現象，當兩種含有不同鹽類的水，如用一張半滲透性的薄膜分開就會發現，含鹽量少的一邊的水分會透過膜滲到含鹽量高的水中，而所含的鹽分並不滲透。這樣，逐漸把兩邊的含鹽濃度融合到均等為止。然而，要完成這一過程需要很長時間，這一過程也稱為滲透壓力。但如果在含鹽量高的水側，試加一個壓力，其結果也可以使上述滲透停止，這時的壓力稱為滲透壓力。如果壓力再加大，可以使方向相反方向滲透，而鹽分剩下。因此，反滲透除鹽原理就是在有鹽分的水中，施以比自然滲透壓力更大的壓力，使滲透向相反方向進行，把原水中的水分子壓力到膜的另一邊，變成潔淨的水，從而達到除去水中雜質、鹽分的目的。

2、RO反滲透的由來

1950年美國科學家DR.S.Sourirajan解剖中無意發現海鷗體內有一層薄膜，該薄膜非常細密，海水經由海鷗吸入體內後加壓，再經由壓力作用將水分子貫穿滲透過薄膜轉化為淡水，而含有雜質及高濃縮鹽份的海水則吐出嘴外，此即往後反滲透法的基本理論架構。

在1953年由University of Florida應用於海水淡化去除鹽份設備，在1960年經美國聯邦政府專案支助美國U.C.L.A大學醫學院教授Dr.S.Sidney Lode配合DR.S.Soirirajan博士著手研究反滲透膜。一年約投入四億美元經費研究，以運用於太空人使用，使太空船不用運載大量的飲用水升空，直到1960年投入研究工作的學者、專家越來越多，使之質與量更加精進，從而解決了人類欽用水中的難題。

二、超濾膜

超濾膜是一種孔徑規格一致，額定孔徑範圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。在膜的一側施以適當壓力，就能篩出小於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓（原子質量單位）、粒徑大於10納米的顆粒。超濾膜是早期開發的高分子分離膜之一，在60年代超濾裝置就實現了工業化。

采用超濾膜以壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料製得。適於處理溶液中溶質的分離和增濃，也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應用領域在不斷擴大。

以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的小粒子尺寸或分子量大小。

以膜的額定孔徑範圍作為區分標準：

微孔膜（MF）的額定孔徑範圍為0.02～10μm；

超濾膜（UF）為0.001～0.02μm；

反滲透膜（RO） 為0.0001～0.001μm。

由此可知，超濾膜適用於處理溶液中溶質的分離和增濃，或采用其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的製膜技術，即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是很重要的。孔的控製因素較多，如根據製膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚碸、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平麵膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，廣泛用於如醫藥工業、食品工業、環境工程等。

篩子是用來篩東西的，它能將細小物體放行，而將個頭較大的截留下來。那麽，有能篩分子的篩子嗎？

超濾膜，這種篩子能將尺寸不等的分子篩分開來。那麽，到底什麽是超濾膜呢？

超濾膜是一種具有“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑隻有幾納米到幾十納米，也就是說隻有一根頭發絲的1‰。在膜的一側施以適當壓力，就能篩出大於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2～20納米的顆粒。

超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。

前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬於深層過濾；

後者具有較致密的表層和以指狀結構為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，並具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬於表層過濾。

工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚酰胺、聚碸酰胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

超濾膜是早期開發的高分子分離膜之一，在60年代超濾裝置就實現了工業化。超濾膜的工業應用十分廣泛，已成為新型化工單元操作之一。用於分離、濃縮、純化生物製品、醫藥製品以及食品工業中；還用於血液處理、廢水處理和超純水製備中的終端處理裝置。在我國已成功地利用超濾膜進行了中草藥的濃縮提純。超濾膜隨著技術的進步，其篩選功能必將得到改進和加強，對人類社會的貢獻也將越來越大。

三、反滲透膜應用特征

1、在高流速下應具有高脫鹽率；

2、具有較高機械強度和使用壽命；

3、能在較低操作壓力下發揮功能；

4、能耐受化學或生化作用的影響；

5、受pH值、溫度等因素影響較小；

6、製膜原料來源容易，加工簡便，成本低廉。

四、超濾膜應用特性

1、在超濾過程中不會發生任何質的變化，可以在常溫下穩定運行；

2、設備結構精巧，占地麵積小，易於操作；

3、超濾分離過程簡單，設備自動化程度高；

4、能將不同的分子量物質進行分類處理；

5、對水質的適用性強，應用範圍廣的水處理技術。

五、反滲透膜的應用範圍

電力、石油化工、鋼鐵、電子、醫藥、食品飲料、市政及環保等領域，在海水及苦鹹水淡化，鍋爐給水、工業純水及電子級超純水製備，飲用純淨水生產，廢水處理及特種分離過程中發揮著重要作用。

六、超濾膜的應用範圍

純水與超純水製備工藝中作為反滲透預處理以及超純水的終端處理；工業用水中用於分離細菌、熱源、膠體、懸浮雜質及大分子有機物；飲用水、礦泉水淨化；發酵、酶製劑工業、製藥工業的濃縮、純化與澄清；果汁濃縮、分離；大豆、乳品、製糖工業、酒類、茶汁、醋等的分離、濃縮與澄清；工業廢水處理與生活汙水的淨化和回收；電泳漆的回收。