RO膜 高分子材料

RO是什么？
RO是英文Reverse Osmosis 的缩写，中文意思是反渗透。RO膜即反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.5～10nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。

RO膜特点
RO膜的过滤孔径是所有滤膜中最小的，RO膜的孔径是头发丝的一百万分之一（0.0001微米），一般肉眼无法看到，细菌、病毒是它的5000倍。因此，在一定的压力下，水分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，所以经过RO膜过滤后的水是可以放心直饮的。

RO膜材质
RO膜的材质主要是指其核心分离层（活性层）的材料，以及支撑它的其他层材料。目前市场上最主流、性能最优异的RO膜是薄膜复合反渗透膜 (Thin-Film Composite Reverse Osmosis Membrane, TFC或TFM)。
这种复合膜通常由三层结构组成：

1. 活性层 (Active Layer / Separation Layer):
   • 材质：芳香族聚酰胺 (Aromatic Polyamide, PA)
   • 特点： 这是RO膜的核心，非常薄，通常只有几十到几百纳米 (0.02 – 0.2 微米)。正是这一层负责实现反渗透分离，去除溶解性盐类和各种污染物。芳香族聚酰胺具有优异的脱盐率和水通量，但对氧化剂（如余氯）比较敏感。
2. 支撑层 (Support Layer / Porous Substrate):
   • 材质：通常是聚砜 (Polysulfone, PSU) 或聚醚砜 (Polyethersulfone, PES)
   • 特点： 这一层是微孔结构，孔径比活性层大得多，主要作用是为超薄的活性层提供机械支撑，使其能够承受高操作压力。它需要具有良好的化学稳定性和机械强度，并且孔隙率要高，以减少水流阻力。
3. 无纺布基层 (Non-woven Fabric Backing / Reinforcement Layer):
   • 材质：通常是聚酯 (Polyester, PET)
   • 特点： 这一层位于最底部，为整个膜片提供整体的机械强度和尺寸稳定性，方便膜的卷制和处理。它对水流的阻力很小。

总结一下主流RO膜的材质构成：

• 核心分离层：芳香族聚酰胺 (Aromatic Polyamide)
• 微孔支撑层：聚砜 (Polysulfone) 或 聚醚砜 (Polyethersulfone)
• 无纺布基层：聚酯 (Polyester)

除了主流的聚酰胺TFC膜，历史上或在某些特殊应用中也存在其他材质的RO膜：

• 醋酸纤维素 (Cellulose Acetate, CA) 及其衍生物 (如三醋酸纤维素 CTA):
  • 特点： 这是较早期的RO膜材料。它的主要优点是对氯等氧化剂的耐受性比聚酰胺好。
  • 缺点： 脱盐率和水通量通常低于聚酰胺膜，对pH值范围要求较窄，容易被微生物降解（生物污堵）。
  • 应用： 由于其耐氯性，有时仍用于一些特定场合，或者在预处理不佳、余氯控制不严格的系统中。

为什么芳香族聚酰胺TFC膜成为主流？

• 高脱盐率： 对大多数溶解性盐类的去除率可达99%以上。
• 高水通量： 在相同的操作压力下，能产出更多的纯水。
• 较宽的pH操作范围： 通常可在pH 2-11范围内稳定运行。
• 良好的化学稳定性（除强氧化剂外）： 对大多数化学品具有较好的耐受性。
• 不易被生物降解。

因此，当谈论RO膜的材质时，绝大多数情况下指的就是以芳香族聚酰胺为核心分离层的薄膜复合膜

反渗透膜的制造工艺
                1.相转化法：
制造RO膜的一个关键步骤是相转化法，这涉及将溶解的高分子材料通过特殊的过程转化为固态膜。
该过程通常包括铸膜、涂布和固化几个阶段，这些阶段会影响膜的微观结构和性能。
                2.交联和固化：
在聚酰胺薄膜的制造中，通常通过化学交联反应来增强膜的结构。这一步骤是在膜表面形成致密层的关键，它决定了膜的选择性。
固化过程进一步增强了膜的机械和化学稳定性，确保了其在反渗透过程中的耐用性。

技术分类
RO处理技术可分为“级（pass）式系统”和“段（stage）式系统”两大类。

• 级（pass）式系统为RO模组一种连接型式，目的为提高脱盐率及提高水质，缺点为产水率下降，因追求高水质，其淡化水再一次进入膜组中给予脱盐浓缩，导致产水量相对下降，适用对水质要求较高的用水对象（如工业及高科技产业）。
• 段（stage）式系统为另一种RO模组连接型式，多段式即将RO模组串联，处理后的浓卤水回收再处理，目的为提高海淡水产水率，并减少浓排水排放量，缺点为脱盐率降低，水质变差，因受后段的回收水质影响，故平均产水水质较级式系统低。

脱盐率（%）＝( 1 – 产水TDS/进水TDS )×100%

准确的脱盐率要通过对产水和进水进行化学分析，测定相应的TDS 含量才能计算出来，但是这样比较麻烦，一般采用电导率转换为TDS 来计算脱盐率。

具体的转换公式如下：

TDS = K × EC25

其中

TDS 单位是mg/L 即ppm

EC25 是经温度校正到25℃的电导率，单位μs/cm

EC25 所有盐类都当成NaCl 且不考虑CO₂ 的透过性