【正文】 滲透膜的制備。如圖4所示，界面聚合法制備反滲透復(fù)合膜是將支撐膜（通常是超濾膜）浸入含有活潑單體多元胺的水溶液中，干燥后，將膜浸入另一個(gè)含有活潑單體多元酰氯的有機(jī)溶劑中，多元胺和多元酰氯在支撐膜表面反應(yīng)并形成致密的分離層，而后在一定溫度下后處理得到成品復(fù)合反滲透膜。非對(duì)稱膜的基本性能主要取決于以下三個(gè)方面：鑄膜液、溶劑蒸發(fā)速率和凝膠過(guò)程[11]。圖3為平板式非對(duì)稱反滲透膜制備流程示意圖。 反滲透膜的制備方法 非對(duì)稱反滲透膜的制備方法 非對(duì)稱反滲透膜一般通過(guò)相轉(zhuǎn)化法制備。（3） 截留率 現(xiàn)有用于海水淡化的復(fù)合反滲透膜的鹽截留率偏低（%之間），對(duì)硼的脫除效果不理想（一般去除率低于 90%）。目前，商品復(fù)合反滲透膜的分離層一般為交聯(lián)芳香聚酰胺，交聯(lián)芳香聚酰胺易被水中活性氯（活性氯是指溶液中具有氧化性的氯元素）氧化而導(dǎo)致反滲透膜性能急劇下降。（2） 膜氧化 膜氧化主要是由膜材料與氧化劑發(fā)生相互作用而被氧化。膜污染和頻繁清洗，將直接導(dǎo)致膜產(chǎn)水量下降、產(chǎn)水水質(zhì)變差、膜使用壽命變短以及操作運(yùn)行費(fèi)用增加等。反滲透膜污染的主要影響因素有反滲透膜的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)、料液的性質(zhì)以及操作條件等。但常規(guī)反滲透膜還存在抗污染和抗氧化性能較差，截留率和通量偏低等缺點(diǎn)[9]。 反滲透膜應(yīng)用中存在的問(wèn)題反滲透膜分離技術(shù)的先進(jìn)性以及經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)效益已被大量反滲透工程實(shí)際運(yùn)行結(jié)果所證實(shí)。因膜的選擇性透過(guò)，使得氣體或者液體混合物分離；而物質(zhì)的滲透能力，不僅取決于擴(kuò)散系數(shù)，同時(shí)與其在膜中的溶解度有關(guān)。1．3．3溶解擴(kuò)散模型Lonsdale等提出溶解擴(kuò)散模型，假設(shè)溶質(zhì)還有溶劑都具有溶解于均質(zhì)的非多孔膜表面?；谶@種模型在膜的表面必然會(huì)存在相應(yīng)大小的毛細(xì)孔。這種模型還給出了混合物分離、滲透的一種臨界孔徑的新概念。以氯化鈉水溶液為例，膜的表面能選擇性的吸水，所以水被優(yōu)先吸附在膜表面，而對(duì)氯化鈉產(chǎn)生排斥。通過(guò)這一連串氫鍵的形成和斷開，使水分子離開膜表面的致密活化層，由于多孔層含有大量的毛細(xì)管，水分子才能暢通流出膜外。1．3．1氫鍵理論 氫鍵理論，基于離子和分子能通過(guò)膜的氫鍵的結(jié)合而發(fā)生聯(lián)系，從而以這種聯(lián)系發(fā)生線形排列型擴(kuò)散來(lái)進(jìn)行傳遞。在實(shí)際反滲透過(guò)程中膜兩邊靜壓差還須克服透過(guò)膜的阻力?！?，溶劑(通常是水)能夠通過(guò)反滲透膜，而離子或小分子物質(zhì)則被膜截留。 這些特點(diǎn)在目前已工業(yè)化的膜產(chǎn)品中得到了充分體現(xiàn)，也是復(fù)合反滲透膜得到廣泛應(yīng)用的重要原因。而非對(duì)稱反滲透膜則要求可溶性聚合物，還需具有脫鹽功能和合適的水通量，所以可用的聚合物十分有限，主要是醋酸纖維素和可溶性的聚酰胺； (3)反滲透復(fù)合膜中的致密皮層可以在多孔支撐層上直接反應(yīng)得到高親水性的交聯(lián)聚合物，使分離層既具有高親水性，又有好的耐溶脹性，在高脫鹽的情況下能保持高的水通量。復(fù)合反滲透膜與不對(duì)稱反滲透膜比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)[7]： (1)反滲透復(fù)合膜是在支撐膜上復(fù)合一層致密分離層而制得，可以分別選用不同的膜材料制備致密皮層和多孔支撐層，并能控制多孔支撐層的孔隙率、孔結(jié)構(gòu)等，通過(guò)調(diào)節(jié)，可以滿足不同的分離要求。一般先在織物增強(qiáng)層上制備多孔支撐層，再在其上制備致密皮層，分兩步完成。由于其對(duì)溶質(zhì)起分離作用的致密皮層較厚（約 ），因此水通量較小[6]。1．2反滲透膜的結(jié)構(gòu)反滲透膜按結(jié)構(gòu)來(lái)分主要有兩種：不對(duì)稱反滲透膜和反滲透復(fù)合膜[5]，其示意圖如圖2所示。1980年Filmtec公司推出了性能優(yōu)異、實(shí)用的FT30復(fù)合膜(間苯二胺和均苯三甲酰氯界面聚合而得)，實(shí)現(xiàn)了反滲透復(fù)合膜技術(shù)的商品化，從而使反滲透復(fù)合膜技術(shù)取得劃時(shí)代的進(jìn)步。復(fù)合膜的研究始于20世紀(jì)60年代中期。70年代初該公司成功推出一種由αPA中空纖維反滲透膜制成的“Permasep B9”滲透器(獲1971年美國(guó)Kirkpatrick化學(xué)工程最高獎(jiǎng))，使反滲透的性能有了大幅度的提高。針對(duì)這些缺點(diǎn)，美國(guó)Du Pont公司開發(fā)出一種αPA(芳香族聚酰胺)反滲透膜。1963年Manjikion對(duì)CA膜進(jìn)行了改性，1968年Saltonstall研制了CACTA(三醋酸纖維素)共混膜。不對(duì)稱膜的制備成功成為膜發(fā)展史上的第一個(gè)里程碑，極大地促進(jìn)了反滲透膜技術(shù)的發(fā)展。1960年UCLA的Samuel Yuster，Sidney Loeb和Srinivasa Sourirajan等在對(duì)膜材料進(jìn)行了大量的篩選工作后，以醋酸纖維素(E3983，乙酰含量39．8％)為原料，采用高氯酸鎂水溶液為添加劑，經(jīng)反復(fù)研究和試驗(yàn)，終于首次制成了世界上具有歷史意義的高脫鹽(98．6％)、高通量(．3103cm3／s，合259L／d*m2)的不對(duì)稱反滲透膜。盡管Hassler教授的研究未取得理想的結(jié)果，但這為后來(lái)的反滲透研究工作奠定了基礎(chǔ)。1930年，Sollner進(jìn)行了反滲透的初步研究，當(dāng)時(shí)人們稱之為“反常滲透”。t Hoot依據(jù)Preffer的結(jié)論建立了完整的稀溶液的理論，其后J．W．Gills提供了認(rèn)識(shí)滲透壓及它與其他熱力學(xué)性能關(guān)系的理論，為滲透現(xiàn)象的研究工作奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。Preffer用這種膜以蔗糖和其他溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把滲透壓和溫度及溶液濃度聯(lián)系起來(lái)，給出了計(jì)算滲透壓的關(guān)聯(lián)式。最初實(shí)驗(yàn)用膜都是動(dòng)物或植物膜，直到1864年，Traube才成功研制了人類歷史上第一張人造膜—亞鐵氰化銅膜。1748年，法國(guó)的Abble Nollet發(fā)現(xiàn)水能自發(fā)地?cái)U(kuò)散進(jìn)入裝有酒精溶液的豬膀胱內(nèi)，并首創(chuàng)osmosis一詞用來(lái)描述水通過(guò)半透膜的現(xiàn)象，成為第一例有記載的描述膜分離的試驗(yàn)。（a） 滲透 （b）反滲透圖1 滲透與反滲透，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等（去除率達(dá)97～98%），系統(tǒng)具有水質(zhì)好、能耗低、無(wú)污染、工藝簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，其已廣泛應(yīng)用在苦咸水脫鹽、海水淡化、廢水處理、純水制備、食品和醫(yī)藥等方面，被稱為“2l世紀(jì)的水凈化技術(shù)”。這種現(xiàn)象稱為滲透(osmosis)或正滲透。反滲透膜的制備技術(shù)反滲透是利用反滲透膜只透過(guò)溶劑而截留離子或小分子物質(zhì)的選擇透過(guò)性，以膜兩側(cè)的靜壓差為推動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)對(duì)混合物分離的膜過(guò)程。在一定溫度下，用一個(gè)只能使溶劑透過(guò)而不能使溶質(zhì)透過(guò)的半透膜把稀溶液與濃溶液隔開，由于濃溶液中水的化學(xué)勢(shì)小于稀溶液中水的化學(xué)勢(shì)，水就會(huì)自發(fā)地通過(guò)半透膜從稀溶液進(jìn)入到濃溶液中，使?jié)馊芤阂好嫔仙?，直到濃溶液液面升到一定高度后達(dá)到平衡狀態(tài)。如圖1所示，半透膜兩側(cè)液面高度差所產(chǎn)生的壓差稱為濃溶液和稀溶液的滲透壓差Δπ,如果稀溶液的濃度為零，滲透壓差即為（濃）溶液的滲透壓π；如果在濃溶液上方施加壓力ΔP，如果ΔP大于Δπ，則濃溶液中的水便會(huì)透過(guò)半透膜向稀溶液方向流動(dòng)，這一與滲透相反的過(guò)程稱為反滲透(reverse osmosis,RO)[1]。[2]1．1 反滲透復(fù)合膜發(fā)展概括人類發(fā)現(xiàn)滲透現(xiàn)象至今已有260多年歷史。在接下來(lái)的100多年里，滲透作用引起了科學(xué)家們極大的興趣。該膜對(duì)稀電解質(zhì)溶液表現(xiàn)出顯著的選擇通過(guò)性，尤其滲透壓現(xiàn)象引起了極大的關(guān)注。1887年Van39。在對(duì)滲透現(xiàn)象進(jìn)行了一系列的研究后，富于創(chuàng)造性的科學(xué)家們并未止步于此。1949年，美國(guó)加利福尼亞州立大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的Gerald Hassler教授開始了“將海水作為飲用水的水源’’的研究，描述了“阻擋鹽分滲透的膜”和“選擇性滲透膜層，最早提出了膜法脫鹽的概念。1953年，美國(guó)的C．E Reid教授首先發(fā)現(xiàn)醋酸纖維素類具有良好的半透性；同年，反滲透在Reid教授的建議下被列入美國(guó)國(guó)家計(jì)劃。該膜由一層很薄的致密層(厚度約15～25nm)和一個(gè)多孔支撐層(100um)組成。膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展并沒(méi)有因?yàn)榈谝粡垖?shí)用反滲透膜的發(fā)明而停止。醋酸纖維素類膜制作較容易，價(jià)格便宜，耐游離氯，膜面平滑不易結(jié)垢，但應(yīng)用pH范圍窄，耐熱性差，易發(fā)生化學(xué)及生物降解且對(duì)操作壓力要求高。與醋酸纖維素類膜相比，芳香族聚酰胺類膜具有脫鹽率高、通量大、應(yīng)用pH范圍寬、耐生物降解、操作壓力要求低等優(yōu)點(diǎn)。同期，德國(guó)、中國(guó)和前蘇聯(lián)也相繼開發(fā)出了自己的聚酰亞胺R0膜和聚砜酰胺RO膜。70年代問(wèn)世的NS100復(fù)合膜(聚乙烯亞胺與甲苯二異氰酸酯在聚苯乙烯基膜上復(fù)合而成)是膜技術(shù)發(fā)展史上的又一個(gè)里程碑。80年代末高脫鹽率的全芳香族聚酰胺復(fù)合膜工業(yè)化；90年代中期超低壓和高脫鹽全芳香族聚酰胺復(fù)合膜開始進(jìn)入市場(chǎng)；2000年初耐污染、高脫硼、極低壓和高壓聚酰胺復(fù)合膜相繼出現(xiàn)……從而為反滲透技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展開辟了廣闊的前景[3][4]。 （a）非對(duì)稱反滲透膜 （b）復(fù)合反滲透膜圖2 反滲透膜結(jié)構(gòu)示意圖非對(duì)稱反滲透膜一般由相轉(zhuǎn)化法一步制備，具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是致密皮層與支撐層為同一種膜材料；二是致密皮層與支撐層是同時(shí)制備、形成的。復(fù)合反滲透膜是由致密的超薄分離層（約 ）、多孔支撐層（40～70μm）和織物增強(qiáng)層（約 110μm）組成。通用的復(fù)合膜大多是在多孔聚砜支撐膜表面采用界面聚合法制得致密的交聯(lián)芳香聚酰胺超薄分離層，這種膜的水通量較高。而不對(duì)稱反滲透膜的致密皮層與多孔支撐層通常為同一材料，沒(méi)有明顯的界面，結(jié)構(gòu)難以控制； (2)復(fù)合反滲透膜中的超薄分離層可由線性聚合物和交聯(lián)聚合物組成，可用的聚合物種類較多。而非對(duì)稱反滲透膜一般通過(guò)相轉(zhuǎn)化法一步完成，分離層較厚，水通量相對(duì)較小，分離性能差。1．3反滲透膜的滲透機(jī)理 反滲透膜是通