反渗透膜的物理特性对其性能有着直接影响。以下是一些关键的物理特性:
- 厚度:不同层次的厚度直接影响膜的机械强度和水通量。例如,脱盐层的厚度直接影响其过滤效果,而支撑层的厚度则影响整体的机械稳定性。
- 孔径和孔隙率:孔径的大小和孔隙率的高低决定了膜的过滤精度和水通量。微孔结构和超微孔结构的膜适用于不同大小分子的分离。
- 表面特性:膜表面的亲水性或疏水性影响其抗污染能力和水分子的扩散速率。亲水性表面可以减少膜污染,提高水通量。
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。
反渗透膜的化学稳定性和耐温性是其长期稳定运行的保障。耐化学腐蚀性决定了膜在不同水质条件下的适用性,而耐温性则影响膜在高温条件下的分离性能和寿命。例如,聚醚酮(PEEK)材料具有的耐化学性和耐温性,适用于高温和化学复杂的水质条件。