反渗透概述

反渗透，也称为超滤，代表了水处理领域的最先进技术。反渗透 (RO) 是在 1950 年代后期在美国政府资助下开发的，作为海水淡化的一种方法。今天，反渗透已成为最方便、最彻底的水过滤方法。大多数瓶装水厂和许多在制造过程中需要超精制水的行业都使用它。这种先进的技术也可用于家庭和办公室的饮用水过滤。

反渗透工作原理

要了解“反渗透”，最好从正常渗透开始。根据 Merriam-Webster 的大学词典，渗透是“溶剂通过半透膜（如活细胞）进入更高溶质浓度的溶液的运动，该溶液倾向于使膜两侧的溶质浓度相等。半透膜是一种可以通过一些原子或分子但不能通过其他原子或分子的膜。Saran™ wrap 是一种膜，但它对我们通常扔在它上面的几乎所有东西都是不可渗透的。半透膜最常见的例子是GORE-TEX® 是另一种常见的半透膜。GORE-TEX® 织物含有极薄的塑料薄膜，其中切割了数十亿个小孔。

在上图中，膜允许水分子通过，但不允许盐分子通过。理解渗透压的一种方法是考虑膜两侧的水分子。他们在不断地运动。在咸水一侧，一些孔隙被盐原子堵塞，但在纯水一侧则不会发生。因此，更多的水从纯水侧流向咸水侧，因为纯水侧有更多的孔隙供水分子通过。咸一侧的水会上升，直到发生以下两种情况之一：

膜两侧的盐浓度变得相同（在这种情况下不会发生，因为一侧是纯水，另一侧是咸水）。

随着咸水柱高度的升高，水压也随之升高，直至与渗透压相等。那时，渗透将停止。

顺便说一下，渗透是为什么喝咸水（如海水）会杀死你的原因。当您将盐水放入胃中时，渗透压开始从您的身体中抽出水分，以试图稀释胃中的盐分。最终，你脱水并死亡。

在反渗透中，这个想法是使用膜作为一个非常精细的过滤器，从咸水（或其他污染的）水中制造出可饮用的水。将盐水放在膜的一侧并施加压力以停止渗透过程，然后逆转渗透过程。它通常需要很大的压力并且相当慢，但它确实有效。

污染物去除

反渗透是一种非常有效的技术，可以去除饮用水中的污染物。

确定 RO 系统的大小

在确定 RO 系统的大小时，必须意识到制造商提供的有关系统性能的信息，并不是在您家中安装系统时实际实现的信息。作为一个例子，让我们通过一个例子来找出 RO 系统在以下条件下的实际输出：

TDS = 200 ppm

水温 = 5°C (41°F) 进水

压力 = 45 psi

规定膜输出 = 50 gpd

所有 RO 系统的输出均在 25°C (77°F) 和特定压力下进行测试，该压力因制造商而异（在这种情况下，LUMINOR 将假设使用 FilmTech 膜，其额定系统压力为 50 psi）。所有这三个参数（TDS、温度和压力）都会影响 RO 产生的水量。要回答这个问题，我们必须首先计算膜的温度校正因子( TFC ) 最大日产量（以 GPD 为单位）。为此，我们需要参考下表并选择 41°F 薄膜膜的 TFC，即 2.58。现在我们将额定压力( Pr ) 除以 TFC 得到 17.4 (45/2.58=17.4) 因此，在这些给定的水条件下， TFC 调整后的流量 （膜的最大产量）现在是 17.4 GPD，仅用于说明冷水。

现在我们将看看压力方面，但首先我们必须考虑 TDS。为了使 RO 发挥作用，每 100 ppm TDS 需要 1 psi 的最低压力。在这种情况下，需要 15 psi 的压力才能迫使一滴水通过膜。这被称为渗透压( Π ) 并通过等式 ( Π = TDS/100 ) 计算。在这种情况下，渗透压为 20 psi。接下来我们需要计算净压力额定值( Pr )，它是额定系统压力( Ps ) 减去渗透压 ( Pr = Ps - Π )。在这种情况下，净压力额定值为 30 psi (50-20)。我们还需要计算 净工作压力 ( Pn )，即应用压力( Pa ) 减去渗透压 ( Pn = Pa - Π )。在这种情况下，净工作压力为 25 psi (45-20)。

要计算预期产量，我们需要将温度调整流量乘以净工作压力和净压力额定值的除法（TFC 调整流量 X (Pn/Pr)）。在这种情况下，净预期流量将是总计 14.5 GPD (17.4 X (25/30))。因此，在这些条件下，该系统在 24 小时内可以产生的最大水量为 14.5 加仑，最终您必须确定这是否足够。底线是要注意，系统的额定容量与您将从系统中获得的实际水量相去甚远。