節(jié)約用水研究方案精選(九篇)

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第1篇：節(jié)約用水研究方案范文

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）04B-

0054-02

隨著教學(xué)改革的不斷深化，我們認(rèn)識到，那種依靠增加課時來完成教學(xué)任務(wù)和提高教學(xué)質(zhì)量的做法，是違背教學(xué)規(guī)律的，是不利于學(xué)生全面發(fā)展的。要減輕學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)，提高教學(xué)質(zhì)量，必須致力于提高課堂教學(xué)效率。孟照彬教授倡導(dǎo)的有效教育（MS—EEPO）中的各種新教學(xué)方法，為我們指明了課堂教學(xué)改革的方向。這里介紹有效教育中的三元方式教學(xué)，談?wù)勛约涸趯嵺`中的一些收獲和體會。

一、三元方式教學(xué)的操作流程

三元方式教學(xué)由三個部分組成，分別是一元區(qū)、二元區(qū)和三元區(qū)教學(xué)。

一元區(qū)教學(xué)——充分地想。在現(xiàn)行的教材中，特別是在物理、化學(xué)、生物和綜合實踐學(xué)科中，相當(dāng)注重科學(xué)探究和調(diào)查、制作等活動?？茖W(xué)探究一般包括提出問題、做出假設(shè)、設(shè)計方案、實施方案、得出結(jié)論、表達(dá)和交流等六個過程。提出問題、做出假設(shè)和設(shè)計方案的過程實質(zhì)上是讓學(xué)生去“想”，是給學(xué)生創(chuàng)造寬松的環(huán)境，保證他們有比較充裕的時間去想。讓學(xué)生思維擴(kuò)張，形成頭腦風(fēng)暴，才能做出假設(shè)，并設(shè)計出個性化的研究方案。

二元區(qū)教學(xué)——二次排序。根據(jù)探究活動的具體要求，學(xué)生經(jīng)過“充分地想”之后，進(jìn)行分工合作，設(shè)計一個個性化的研究方案。各組的方案要做到科學(xué)合理，需要運用二次排序法去不斷修改完善。二次排序中的第一次是選擇重要的研究方案，第二次是選擇可能的研究方案，直到找到符合要求的方案。這樣經(jīng)過小組討論和全班質(zhì)疑，完成從部分到整體的設(shè)計過程，學(xué)生的方案才富有個性、創(chuàng)新性和可行性，才能培養(yǎng)學(xué)生思考的周密性。

三元區(qū)教學(xué)——科學(xué)地做。經(jīng)過修改后的設(shè)計方案比較有條理，有一定的科學(xué)性和可操作性，接著就進(jìn)行方案實施，嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)地去做，做好觀察和記錄，做好分析推理，得出結(jié)論。在做的過程中強(qiáng)調(diào)原來怎么設(shè)計的就怎么做，不要中途改變方案。通過做培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和一絲不茍的工作作風(fēng)。如果試驗結(jié)果與假設(shè)不一致，要引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)分析原因，然后在以下三種后續(xù)步驟中做出選擇：（1）否定原來的假設(shè)，得出與假設(shè)相反的結(jié)論；（2）按照原來的實驗方案重做一遍實驗，檢驗?zāi)愕膶嶒灲Y(jié)果是不是可以重復(fù)的；（3）重新設(shè)計實驗方案，并通過實驗重新檢驗假設(shè)。

二、三元方式教學(xué)在化學(xué)課堂中的實際應(yīng)用

教學(xué)方法，是完成教學(xué)任務(wù)所采用的手段，是優(yōu)化教學(xué)過程的一種推動力。初中生學(xué)習(xí)化學(xué)，往往覺得內(nèi)容多、雜亂，理不出頭緒，要記的東西多，容易忘。剛開始學(xué)習(xí)時，他們雖然對實驗現(xiàn)象興趣很濃，但并沒有因此而形成穩(wěn)定的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)，也不曉得應(yīng)該怎樣由表及里、由淺入深地想問題，更不會聯(lián)系自己熟悉的事物和現(xiàn)象去想問題，不重視理解、記憶重要的事實、術(shù)語和原理，以致形成知識學(xué)習(xí)上的脫節(jié)，甚至出現(xiàn)學(xué)習(xí)水平分化。所以化學(xué)教學(xué)要從學(xué)生實際出發(fā)，從學(xué)科的特點出發(fā)，針對初中學(xué)生的心理特征，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)和發(fā)展學(xué)生探索、求知的內(nèi)在動機(jī)。三元方式教學(xué)可以很好地做到這一點。

如“二氧化碳制法”的探究教學(xué)就可以這樣設(shè)計：教師先復(fù)習(xí)氧氣實驗室制法的一般過程，再讓學(xué)生小結(jié)實驗室制取氣體的一般方法，然后順理成章地引出新課。新課的學(xué)習(xí)則可以用三元方式進(jìn)行。首先，在一元區(qū)，讓學(xué)生自己設(shè)計實驗室制取二氧化碳?xì)怏w的方案。設(shè)計時給學(xué)生充足的時間讓學(xué)生充分地想，使學(xué)生對有關(guān)知識有一個大概的了解。接著讓學(xué)生組成四人小組，學(xué)生將自己的方案在組內(nèi)交流，選出本組最好最可行的方案用大卡紙展示出來。這樣做的目的是讓學(xué)生強(qiáng)化知識，并把知識進(jìn)行一次排序。然后在全班交流各組展示的內(nèi)容，進(jìn)行二元區(qū)中的二次排序，把可行的方案選出來。這樣可以進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生所學(xué)的知識。在此環(huán)節(jié)中教師的精講補(bǔ)漏非常重要。比如，能不能用濃鹽酸或硫酸來替代稀鹽酸等細(xì)節(jié)問題就在此處補(bǔ)充。通過這兩個環(huán)節(jié)的教學(xué)學(xué)生對知識已經(jīng)比較了解。接下來到鞏固知識環(huán)節(jié)，進(jìn)入三元方式里的三元區(qū)教學(xué)。在這個環(huán)節(jié)中學(xué)生自己選擇已通過的可行方案在四人小組中進(jìn)行試驗，并自己選擇需用的儀器，試驗過后把試驗現(xiàn)象和結(jié)論都寫在大卡紙上展示。完成后各小組發(fā)言人作小結(jié)，其他同學(xué)補(bǔ)缺補(bǔ)漏，教師精講補(bǔ)講。這樣學(xué)生通過幾個環(huán)節(jié)的操作全部掌握了本節(jié)知識，從而能收到較好的教學(xué)效果。

下面列舉一些化學(xué)科三元方式教學(xué)的課題：空氣中氧氣含量的測定、氧氣的制取、人吸入氣體與呼出氣體的探究、愛護(hù)水資源（水污染情況調(diào)查和節(jié)約用水的社會調(diào)查，網(wǎng)上查資料）、CO2制取的研究（原料、反應(yīng)物探究和裝置探究）、CO2的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)、燃燒與滅火的探究或燃燒條件的探究、酸雨危害的模擬實驗、金屬活動性順序的探究、金屬銹蝕條件的探究、溶解時吸熱放熱現(xiàn)象的探究、洗去衣服污漬的方法探究、影響溶液飽和因素的探究、設(shè)計實驗證明CO2能與NaOH反應(yīng)、酸和堿恰好完全反應(yīng)的探究、塑料的有關(guān)調(diào)查等。

三、三元方式教學(xué)的收獲和體會

我校是一所農(nóng)村中學(xué)，學(xué)生素質(zhì)沒有城里的好，而且教學(xué)資源也比較缺乏。在使用新教學(xué)方法后，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性都大大增強(qiáng)了。

偉大的科學(xué)家愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師?！迸d趣是求知的巨大動力，是發(fā)明創(chuàng)造的源泉。三元方式教學(xué)能有針對性地幫助學(xué)生掃除學(xué)習(xí)中的障礙，喚起他們對學(xué)習(xí)的興趣，使他們能主動積極地學(xué)習(xí)。

初中化學(xué)需要識記的知識比較多、比較集中，提高教學(xué)效率是教學(xué)的基本要求，是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。教學(xué)是師生的雙邊活動，在教學(xué)過程中教師應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。三元方式教學(xué)能充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，消除滿堂灌、注入式教學(xué)的弊病，同時還能避免出現(xiàn)教師放任自流、學(xué)生各行其是的現(xiàn)象，從而能保證教學(xué)質(zhì)量。

教學(xué)過程是學(xué)生在教師指導(dǎo)下的認(rèn)識過程。初中化學(xué)課要培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、實驗?zāi)芰Α⒆詫W(xué)能力和創(chuàng)新能力，關(guān)鍵在于教師的啟發(fā)和引導(dǎo)。教師要在課前充分理解吃透教材，了解掌握學(xué)生的情況，課上要結(jié)合學(xué)生暴露的問題，瞄準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行深入、準(zhǔn)確的畫龍點睛式的講解。課堂教學(xué)要激發(fā)學(xué)生的思維，而三元方式教學(xué)的應(yīng)用能使學(xué)生在課堂時間內(nèi)思維始終保持在最佳狀態(tài)，從而能取得良好的教學(xué)效果。

第2篇：節(jié)約用水研究方案范文

關(guān)鍵詞：碳足跡　抽樣　低碳　綠色校園

中圖分類號：X22　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　文章編號：1007-3973(2011)004-118-02

近年來，由于溫室氣體的大量排放，全球平均溫度呈逐年升高的趨勢，嚴(yán)重影響到了人類的生存發(fā)展。為了應(yīng)對全球氣候變化的重大挑戰(zhàn)，上世紀(jì)末，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會先后通過《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》，2009年更是召開了有史以來規(guī)模最大的哥本哈根世界氣候大會。可見，碳排放量的控制已經(jīng)成為世界各國的共識，并作為經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要指標(biāo)加以監(jiān)測、研究。

由于低碳發(fā)展模式不僅符合時代要求，而且勢必會對人類社會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，國內(nèi)外眾多學(xué)者、機(jī)構(gòu)紛紛開展碳足跡和碳結(jié)構(gòu)方面的研究，在宏觀和微觀方面取得了很多有意義的成果。宏觀方面，碳足跡研究主要集中在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的碳排放政策與措施等大的尺度上，但不夠細(xì)化；微觀方面，則主要關(guān)注于個人和家庭的碳足跡研究，但還沒有對高校碳足跡和碳結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的。然而，國內(nèi)高校人數(shù)多，規(guī)模大，并有數(shù)目龐大的實驗室和辦公機(jī)構(gòu)，是碳排放的“大戶”。因此，高校碳足跡和碳結(jié)構(gòu)研究具有重要的現(xiàn)實意義。

本文首先總結(jié)了碳足跡計算的相關(guān)方法，為高校碳足跡研究提供了有效的途徑。其次，針對高等院校的特點，分析并對比了各高校的碳足跡與碳結(jié)構(gòu)。最后，初步提出了高校碳足跡研究的方案和意義，從而為提倡大學(xué)生低碳生活方式和綠色校園建設(shè)提供了有益的建議和幫助。

1　碳足跡計算的相關(guān)方法和常用實例

目前國內(nèi)外用得較多的碳足跡計算方法有兩種。第一種，利用生命周期評估(LCA)法(這種方法更準(zhǔn)確也更具體)：第二種是通過所使用的能源礦物燃料排放量計算(這種方法較一股)。用汽車的碳足跡作為一個例子：第一種方法會估計幾乎所有的碳排放量，涉及汽車的制造(包括制造汽車所有的金屬、塑料、玻璃和其它材料)，使用和最后處理等各個環(huán)節(jié)。第二種方法則只計算制造、使用和處理汽車時所用化石燃料的碳排放量。

其實，碳足跡的計算是個相當(dāng)復(fù)雜的過程，根據(jù)情況的不同會有所區(qū)別。理論上講，碳足跡的計算應(yīng)包括一切用于電力、建設(shè)我們的家園、運輸(包括旅行時乘坐汽車、飛機(jī)、鐵路和其它公共交通工具)的能源，以及我們所使用的所有消耗品。

高校碳足跡的計算最終可以歸結(jié)于個人碳足跡的計算。為了研究的方便，忽視個體的特殊性，借助已有的碳足跡計算常用實例，對研究個體(每個大學(xué)生)采用抽樣調(diào)查的方式計算其碳足跡，求出平均值，最后估算出高?？偟奶甲阚E。

通過相關(guān)資料的搜集，本文整理出了個人碳足跡計算中的一些常用實例，主要包括以下幾個方面：

由于高校人員組成的特殊性，其個人碳足跡的計算也有別于其他情況。因此可根據(jù)具體情況，采用上述部分常用實例估算出高校中個人的碳足跡。

2　高校里的碳結(jié)構(gòu)分析

大學(xué)作為一個特殊的社會環(huán)境，它的碳排放結(jié)構(gòu)相對于其他的社會環(huán)境有它獨特的特點，但是其大體結(jié)構(gòu)還是相同的。一方面是碳的排放，另一方面則是碳的吸收。

2.1碳的排放

大學(xué)里的碳排放最多的就是通過用電和用水，在這里我們考慮主要的因素而忽略一些比較次要的因素。家庭的“碳排放”主要由四部分構(gòu)成：用電量、用水量、用氣量、耗油量。大學(xué)校園里面教師開車比較多，我們將這部分的碳排放歸于家庭的排放，大學(xué)校園的主體還是學(xué)生，學(xué)生主要以自行車和乘校車為主。

2.1.1用電方面

用電量主要、由教學(xué)樓用電，辦公用電和寢室生活用電幾部分組成。教學(xué)樓用電，一個教室會有很多學(xué)生共同使用，將總的碳排放平均到每個學(xué)生還是很少的，這點是學(xué)校用電的特點。辦公用電，每個辦公室的使用人員比教室的使用人員少得多，這樣平均下來的碳排放相對較高。寢室生活用電的碳排放平均下來屬于這三者的中等水平。

2.1.2用水方面

用水主要來源于寢室生活用水，在學(xué)生中提倡節(jié)約用水，可以減少碳排放量。

2.1.3用氣方面

由于學(xué)生宿舍普遍沒有安裝熱水器等用氣設(shè)備，因此這部分碳排放主要來源于教師宿舍和校內(nèi)食堂、旅社等用氣量大戶。

2.1.4耗油量方面

如今，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，高校里的私家車數(shù)量日益增多，成為碳排放的又一大來源。雖然有些家庭殷實的學(xué)生也擁有私家車，但數(shù)量極少，故忽略不計。另外，伴隨著高校的擴(kuò)招和發(fā)展，校車數(shù)量不斷增加，其耗油量成為高校碳排放的重要組成部分。

2.1.5用紙方面

紙張的使用在碳排放量中占有很大的比重。由于高等院校的特殊性，其用紙量特別巨大。主要包括學(xué)生、教師所用的教材、打印資料、生活用紙等方面。

2.2碳的吸收

高校里的碳結(jié)構(gòu)主要涉及碳排放，碳吸收方面很少，主要是通過綠色植物的光合作用來吸收二氧化碳。眾所周知，綠色植物的光合作用和呼吸作用相互影響可以凈化空氣，使大氣中的O2和CO2含量保持相對穩(wěn)定。一個大學(xué)校園的樹木每天光合作用吸收的CO2除了抵消掉自身的呼吸作用產(chǎn)生的CO2，還可以吸收我們所產(chǎn)生的CO2。

另外，水可以溶解二氧化碳，雖然溶解度較低，但像湖泊、海洋等大型水域則能有效地吸收二氧化碳。比如武漢大學(xué)緊鄰東湖，東湖水對校園的碳吸收有一定的貢獻(xiàn)。

3　高校里的碳結(jié)構(gòu)比較

高校中的碳結(jié)構(gòu)分析應(yīng)包括碳排放和碳吸收兩方面，而各種高校按類別應(yīng)該分為偏文類大學(xué)，理工類大學(xué)和綜合性大學(xué)，因此高校中的碳結(jié)構(gòu)比較應(yīng)按如下方面進(jìn)行。

3.1碳排放方面

碳排放主要包含用電引起的碳排放，教師學(xué)生以及游客甚至是教職工所養(yǎng)寵物等的呼吸排放，工程建設(shè)方面的碳排放，能源結(jié)構(gòu)不同所引發(fā)的碳排放不同等。

對于文科類學(xué)校(以武漢地區(qū)的中南財經(jīng)政法大學(xué)為例)由于沒有專業(yè)需求故碳排放僅僅是一些日常生活的排放，并且一些偏文的財經(jīng)類大學(xué)人數(shù)相對較少，故而生活用電，師生呼吸排放，能源利用等相對其他類型的大學(xué)來說較少，

對于理工類大學(xué)(如華中科技大學(xué))除生活用電外，還需大量實驗用電，并且實驗用電會占較大一部分，同時由于理工類大學(xué)人數(shù)比較多，故生活用電實驗用電以及能源結(jié)構(gòu)不同所造成的碳排放會比財經(jīng)類大學(xué)多出很大一部分，

對于綜合類大學(xué)(如武漢大學(xué))其碳排放會更加復(fù)雜，其既有正常的生活用電也包含理工學(xué)生的實驗用電，而且一般綜合性大學(xué)都是各地著名的景點，因此每年特定的時期(武大的櫻花節(jié))會有較多的游客前來參觀游覽，故游客也會引起很多的碳排放，而且武大大多是老建筑因而會有許多建筑需要維修翻新，一些建筑材料會含有碳，故而會對碳排放產(chǎn)生一定的影響，綜合看來，綜合類院校的碳結(jié)構(gòu)會比其他學(xué)校復(fù)雜。

3.2碳吸收方面

碳吸收主要是植物的光合作用引起的，因而各高校的碳吸收就看各高校植物的多少，一般來講綜合類的大學(xué)其植物會遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于財經(jīng)類大學(xué)理工類大學(xué)，因而綜合類大學(xué)的碳吸收作用會多于其他類型學(xué)校碳吸收。

因此，高校里的碳結(jié)構(gòu)比較應(yīng)該從細(xì)而論，從各方面分析，這樣才會有更加全面的結(jié)果。

4　結(jié)論

通過對高校碳結(jié)構(gòu)的分析和比較，減少高校碳足跡的主要途徑有以下兩個方面：減少碳排放量和增加碳吸收量。

由于高校中碳排放量主要來源于用電方面，故從控制用電量著手來減少碳排放可能比較有成效。比如，通過宣傳、教育，使學(xué)生盡量多的去圖書館自習(xí)，減少待在寢室的時間，提高用電效率。另外就是學(xué)校的辦公用電，可以從多方面來減少碳排放，比如控制空調(diào)溫度適宜、使用節(jié)能燈泡等。

第3篇：節(jié)約用水研究方案范文

關(guān)鍵詞：城市污水處理 膜分離技術(shù) 反滲透膜 實際應(yīng)用 前景展望

近來，物理化學(xué)處理技術(shù)、光照射技術(shù)及膜過濾技術(shù)已形成三大水處理技術(shù)。在這些技術(shù)中引人注目的是膜分離法污水處理技術(shù)[1]。膜分離是通過膜對混合物中各組分的選擇滲透作用的差異，以外界能量或化學(xué)位差為推動力對雙組分或多組分混合物的氣體或液體進(jìn)行分離、分級、提純和富集的方法。而反滲透膜分離技術(shù)作為當(dāng)今世界水處理先進(jìn)的技術(shù)，具有清潔、高效、無污染等優(yōu)點，已在海水淡化、城市給水處理、純水和超純水制備、城市污水處理及利用、工業(yè)廢水處理、放射性廢水處理等方面得到廣泛的應(yīng)用。

膜分離技術(shù)作為新的分離凈化和濃縮方法，與傳統(tǒng)分離操作(如蒸發(fā)、萃取、沉淀、混凝和離子交換樹脂等)相比較，過程中大多無相變化，可以在常溫下操作，具有能耗低、效率高、工藝簡單、投資小等特點。膜分離技術(shù)應(yīng)用到污水處理領(lǐng)域，形成了新的污水處理方法，它包含微濾(MF)、超濾(UF)、滲析(D)、電滲析(ED)、納濾(NF)、和反滲透(RO)等，本文僅對反滲透(RO)膜法對城市污水處理技術(shù)進(jìn)行探討。

1 反滲透膜發(fā)展概況

膜廣泛的存在于自然界中，特別是生物體內(nèi)。人類對于膜現(xiàn)象的研究源于1748年，但是人類對它的認(rèn)識和研究則較晚。1748年，Abbe Nollet觀察到水可以通過覆蓋在裝有酒精溶液瓶口的豬膀肌進(jìn)入瓶中時，發(fā)現(xiàn)了滲透現(xiàn)象。然而認(rèn)識到膜的功能并用于為人類服務(wù)，卻經(jīng)歷了200多年的漫長過程。人們對膜進(jìn)行科學(xué)研究則是近幾十年來的事。其發(fā)展的歷史大致為；30年代微孔過濾；40年代透析；50年代電滲析；60年代反滲透；70年代超濾和液膜；80年代氣體分離；90年代滲透汽化[2]。

在國外，其發(fā)展概況為：1953年美國的Reid 提出從海水和苦鹽水中獲得廉價的淡水的反滲透研究方案，1960年美國的Sourirajan 和Leob 教授研制出新的不對稱膜，從此RO作為經(jīng)濟(jì)的淡化技術(shù)進(jìn)入了實用和裝置的研究階段。20世紀(jì)70年代初期開始用RO法處理電鍍污水，首先用于鍍鎳污水的回收處理，此后又應(yīng)用于處理鍍鉻、鍍銅、鍍鋅等漂洗水以及混合電鍍污水。1965年英國首先發(fā)表了用半透膜處理電泳涂料污水的專利。此后美國P.P.G公司提出用UF和RO的組合技術(shù)處理電泳涂料污水，并且實現(xiàn)了工業(yè)化。1972－1975年J J .Porter 等人用動態(tài)膜進(jìn)行染色污水處理和再利用實驗。1983年L.Tinghuis等人發(fā)表了用RO法處理染料溶液的研究結(jié)果。1969年美國的J . C. V Smith 首先報道了處理城市污水的方法。30年來，反滲透(RO)技術(shù)先后在含油、脫脂廢水、纖維工業(yè)廢水、造紙工業(yè)廢水、放射性廢水等工業(yè)水處理、苦咸水淡化、純水和高純水制備、醫(yī)藥工業(yè)和特殊的化工過程和高層建筑廢水等各類污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是近幾年，一些新型的膜法污水處理技術(shù)逐一問世，如膜蒸餾、液膜、膜生化反應(yīng)器、控制釋放膜、膜分相、膜萃取等[3]。

在我國，膜技術(shù)的發(fā)展是從1958年離子交換膜研究開始的。1958年開始進(jìn)行離子交換膜的研究，并對電滲析法淡化海水展開了試驗研究；1965年開始對反滲透膜進(jìn)行探索，1966年上?；S聚乙烯異相離子交換膜正式投產(chǎn)，為電滲析工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。1967年海水淡化會戰(zhàn)對我國膜科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步起了積極的推動作用。1970年代相繼對電滲析、反滲透、超濾和微濾膜及組件進(jìn)行研究開發(fā)，1980年代進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。1980年代中期我國氣體分離膜的研究取得長足進(jìn)步，1985年中國科學(xué)院大連化物所，首次研制成功中空纖維N2/H2分離器，主要性能指標(biāo)接近國外同類產(chǎn)品指標(biāo)，現(xiàn)己投入批量生產(chǎn)，每套成本僅為進(jìn)口裝置的1/3。進(jìn)入90年代以來，復(fù)合膜的制備取得了較大進(jìn)展[2]。

2 反滲透膜分離技術(shù)基本理論

反滲透膜分離法的基本特點是其推動力為壓力差（1－10MPa），傳質(zhì)機(jī)理一般認(rèn)為是溶劑的擴(kuò)散傳遞，透過膜的物質(zhì)是水溶劑，截留物為溶質(zhì)、鹽（懸浮物、大分子、離子），膜的類型為非對稱膜或復(fù)合膜。反滲透的選擇透過性與組分在膜的溶解、吸附和擴(kuò)散有關(guān)，因此除與膜孔大小結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與膜的化學(xué)、物理性質(zhì)有密切關(guān)系，即與組分和膜之間的相互作用密切相關(guān)[4]。

2.1 反滲透原理

滲透現(xiàn)象早在1748年已由Abbe Nollet首次得到證明，直到20世紀(jì)50年代，科學(xué)家們才開始利用反滲透或超濾作為溶液中溶質(zhì)和溶劑的有效分離方法，并使其成為一種實驗室技術(shù)。

滲透是指一種溶劑（即水）通過一種半透膜進(jìn)入一種溶液或是從一種稀溶液向一種比較濃的溶液的自然滲透。但是在濃溶液一邊加上適當(dāng)?shù)膲毫?，即可使?jié)B透停止，此時的壓力稱為該溶液的滲透壓。若在濃溶液一邊加上比自然滲透壓更高的壓力，扭轉(zhuǎn)自然滲透方向，把濃溶液中的溶劑（水）壓到半透膜的另一邊稀溶液中，這是和自然界正常滲透過程相反的，此時就稱為反滲透。

這就說明，當(dāng)對鹽水一側(cè)施加的壓力超過水的滲透壓時，可以利用半透膜裝置從鹽水中獲取淡水。因此，反滲透過程必須具備兩個條件：一是必須有一種高選擇性和高滲透性（一般指透水性）的選擇性半透膜，二是操作壓力必須高于溶液的滲透壓。

2.2 反滲透膜的透過機(jī)理

關(guān)于反滲透膜的透過機(jī)理，自20世紀(jì)50年代末以來，許多學(xué)者先后提出了各種不對稱反滲透膜的透過機(jī)理和模型，現(xiàn)介紹如下：

2.2.1 氫鍵理論[3]

這個理論是由里德（Ried）等人提出的，并用醋酸纖維膜加以解釋。這種理論是基于一些離子和分子能通過膜的氫鍵的結(jié)合而發(fā)生聯(lián)系，從而通過這些聯(lián)系發(fā)生線形排列型的擴(kuò)散來進(jìn)行傳遞。在壓力的作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點——羰基上氧原子形成氫鍵，而原來的水分子形成的氫鍵被斷開，水分子解離出來并隨之轉(zhuǎn)移到下一個活化點，并形成新的氫鍵，如是通過這一連串氫鍵的形成與斷開，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，水分子能暢通流出膜外。

2.2.2 優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流理論[4]

索里拉金等人提出了優(yōu)先吸附－毛細(xì)孔流理論。他們以氯化鈉水溶液為例，溶質(zhì)是氯化鈉，溶劑是水，膜的表面能選擇性吸水，因此水被優(yōu)先吸附在膜表面上，而對氯化鈉排斥。在壓力作用下，優(yōu)先吸附的水通過膜，就形成了脫鹽的過程。這種模型同時給出了混合物分離和滲透性的一種臨界孔徑的概念。臨界孔徑顯然是選擇性吸著界面水層的兩倍。基于這種模型在膜的表面必須有相應(yīng)大小的毛細(xì)孔，根據(jù)這種理論，索里拉金等研制出具有高脫鹽率、高脫水性的實用反滲透膜，奠定了實用反滲透膜的發(fā)展基礎(chǔ)。

2.2.3 溶液擴(kuò)散理論[3]

朗斯代爾（Lonsdale）和賴?yán)≧iley）等人提出溶解擴(kuò)散理論。該理論假定膜是無缺陷的“完整的膜”，溶劑和溶質(zhì)透過膜的機(jī)理是由于溶劑與溶質(zhì)在膜中的溶解，然后在化學(xué)位差的推動力下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散，直至透過膜。溶劑和溶質(zhì)在膜中的擴(kuò)散服從（Fick）定律，這種模型認(rèn)為溶劑和溶質(zhì)都可能溶于均質(zhì)或非多孔型膜表面，以化學(xué)位差為推動力（常用濃度差或壓力差來表示），分子擴(kuò)散使它們從膜中傳遞到膜下部。因此，物質(zhì)的滲透能力不僅取決于擴(kuò)散系數(shù)，而且取決于其在膜中的溶解度。溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)比水分子的擴(kuò)散系數(shù)小得越多，高壓下水在膜內(nèi)的移動速度就越快，因而透過膜的水分子數(shù)量就比通過擴(kuò)散而透過去的溶質(zhì)數(shù)量更多。

目前一般認(rèn)為，溶解擴(kuò)散理論較好的說明膜透過現(xiàn)象，當(dāng)然氫鍵理論、優(yōu)先吸附－毛細(xì)孔流理論也能夠?qū)Ψ礉B透膜的透過機(jī)理進(jìn)行解釋。此外還有學(xué)者提出擴(kuò)散－細(xì)孔流理論，結(jié)合水-空穴有序理論以及自由體積理論等。也有人根據(jù)反滲透現(xiàn)象是一種膜透過現(xiàn)象，因此把它當(dāng)作非可逆熱力學(xué)現(xiàn)象來對待?？傊?，反滲透膜透過機(jī)理還在發(fā)展和完善中。

2.3有機(jī)物去除機(jī)理

對于有機(jī)溶質(zhì)的脫除機(jī)理最初認(rèn)為純屬篩網(wǎng)效應(yīng)其脫除率主子量大小和形狀有關(guān)。后來經(jīng)過大量的研究，發(fā)現(xiàn)膜與有機(jī)溶質(zhì)的電荷斥力對脫除率的影響有時不容忽視。近年來的研究證明，膜對有機(jī)溶質(zhì)的脫除主要受兩方面的影響：一是膜孔徑的機(jī)械篩除作用；二是膜與有機(jī)物間排斥力的作用，這種排斥作用的大小與膜材料和有機(jī)物的物理化學(xué)特征參數(shù)有很大的關(guān)系。這些物理比學(xué)特征參數(shù)及其對分離度的影響(不考慮膜孔徑的機(jī)械篩除作用)介紹如下[5]。

2.3.1 極性參數(shù)[5]

極性效應(yīng)表征的是有關(guān)分子的酸性或堿性。以下參數(shù)中的任何一個均可以給出極性效應(yīng)以定量的量度。

(1)Ms(酸性)或Ms(堿性)

Ms(酸性)是溶質(zhì)(ROH)在CC14和醚溶液中測得的紅外光譜中OH譜帶最大值的相對位移，Ms(堿性)是溶質(zhì)(CH3OD)在苯中測得的紅外光譜中OD譜帶最大值的相對位移Ms(酸性)或Ms(堿性)的數(shù)據(jù)分別與質(zhì)子給予體或質(zhì)子接受體的分子的相對氫鍵鍵合能力相聯(lián)系。氫鍵鍵合能力愈大，表示一種酸(如醇或酚)給予質(zhì)子的能力愈大或一種堿(如醛、酮)接受質(zhì)子的能力愈大。由于質(zhì)子給予能力與質(zhì)子接受能力表現(xiàn)出相反的趨勢，因此Ms(酸性)的增加值等于Ms(堿性)的減小值。

(3)Hammet數(shù)或Taft數(shù)

Hammet數(shù)σ是表示芳香族間位或?qū)ξ蝗〈臉O性常數(shù)，Taft數(shù)σ*是表示芳香族鄰位化合物或脂肪族化合物中取代基的極性常數(shù)。σ和σ*兩者定量表示取代基對有機(jī)分子的極性效應(yīng)的影響；σ和σ*具有加和性；取代基的σ和σ*值愈低，它的電子收回能力(或質(zhì)子給予能力)愈小。因此對一給定的官能團(tuán)，σ和σ*值的降低相當(dāng)于分子的酸性降低或堿性增加。

2.3.2 位阻參數(shù)（Es）

2.3.3 非極性參數(shù)（Small數(shù)或修正Small數(shù)）[6]

2.4無機(jī)物去除機(jī)理

關(guān)于反滲透膜去除無機(jī)物的原理有多種理淪，現(xiàn)將幾種主要的介紹如下[6]。

2.4.1 Scatchafd理論

該理論認(rèn)為溶質(zhì)的分離與膜及溶液的介電常數(shù)有關(guān)，荷電離子在不同介電常數(shù)的介質(zhì)中具有不同的離子濃度，介電常數(shù)越低，該離子濃度也越低。這里把溶液和膜分別記作為I相和II相，相應(yīng)的介電常數(shù)分別為和II，并以“膜一溶液”兩相界面(記作I－)作為計算距離的基準(zhǔn)。離子濃度是距離的函數(shù)，因為>1I，所以在液相中，距離I－界面越遠(yuǎn)，離子濃度越高；在膜中，距離I－II界面越遠(yuǎn)，離子濃度越低。

Scatchard認(rèn)為，膜與溶液的介電常數(shù)差別越大，或者說膜的介電常數(shù)越小溶液的介電常數(shù)越大，則離子在膜表面處及膜內(nèi)的渡度越小。膜內(nèi)離子濃度越低，膜對溶質(zhì)的去除率越高。因此，為了提高膜的分離性能，應(yīng)選擇介電常數(shù)較低的膜材料。Scatchafd還發(fā)現(xiàn)，溶液的濃度越高，膜的去除率越低。

2.4.2 Gluckauf理論

Gluckauf認(rèn)為膜存在著細(xì)孔，細(xì)孔半徑為r，如圖6-2所示。由于膜與溶液的介電常數(shù)不同， 離子從溶液中進(jìn)入膜內(nèi)需要一定的能氫E)：

式中，4為離子電荷；是與Debye -Huckel模型中的離子半徑( 1/Kρ)和膜孔徑有關(guān)的常數(shù)，為離子半徑。孔中B處離子濃度(C孔)服從Boltzmann分布； C孔=Cexp（－E/（Kρ））式中，kc為Boltzmann常數(shù)；T為溶液的溫度。

對比可得：

由上式可以看出，溶質(zhì)的去除率與膜的孔徑、膜的介電常數(shù)、離子的水化體積、離子所帶的電荷、離子的濃度以及溶液的溫度有關(guān)。

2.4.3 Bean理論

Bean在Gluckauf理論的基礎(chǔ)上，利用Parsegian的研究成果計算得到去除率R為；

式中，μ為細(xì)孔內(nèi)溶液的粘度；D為水中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)。

由上式可以看出，溶質(zhì)的去除率與操作壓力及膜孔徑有關(guān)。

2.4.4離子與溶劑的相互作用

松浦等人為了研究離子與溶劑的相互作用對膜透過性能的影響，提出了的G概念。G是離子從主體溶液進(jìn)入Ⅰ－Ⅱ相界面所需要的自由焙差。即

式中，G為Ⅰ－Ⅱ相界面處離子與溶劑相互作用的自由烙差，由離子水化自由燴GB為主體溶液中離子與溶劑相互作用自由焙差，由反滲透實驗數(shù)據(jù)推算。

G >0，表明離子從主體溶液遷移至膜表面為反自發(fā)過程，即膜排斥該離子；反之G < 0，則離子從主體溶液遷移至膜表面為自發(fā)過程，即膜吸引該離子。

松浦等人根據(jù)醋酸纖維素膜對各電解質(zhì)分離的實驗結(jié)果和離子的水化自由焙，求出了離子的G。發(fā)現(xiàn)有如下規(guī)律；

(1) 陽離子的G為負(fù)值，陰離子的G為正值。這表明膜吸引陽離子而排斥陰離子，可以推測醋酸纖維素膜呈負(fù)電性。

(2) 1價陽離子的G比2價陽離子的G更負(fù)，這預(yù)示著1價陽離子的分離效果比2價陽離子的差。

(3) 對于鹵素離子，隨著離子半徑增加G下降，因而去除率隨離子半徑增大而下降。

3 反滲透膜及膜裝置類型

3.1 反滲透膜類型

一般來說，反滲透膜應(yīng)具備以下性能：

①單位面積上透水量大，脫鹽率高；

②機(jī)械強(qiáng)度好，多孔支撐層的壓實作用??；

③化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕；

④結(jié)構(gòu)均勻，使用壽命長，性能衰降慢；

⑤制膜容易，價格便宜，原料充足。

影響膜性能因素[7]：

①回收率/轉(zhuǎn)變率；

③壓力；

④壓密；

⑤濃差極化。

據(jù)此，目前較常用的膜類型有：

①醋酸纖維膜（CA膜）

CA膜又可以分為平膜、管式膜和中空纖維膜幾類。CA膜具有反滲透膜所需的三個基本性質(zhì)：高透水性、對大多數(shù)水溶性組分的滲透性相當(dāng)?shù)?、具有良好的成膜性能?/p>

②聚酰胺膜（PA膜）

聚酰胺膜又可以分為脂肪族聚酰胺膜、芳香聚酰胺膜（成膜材料為芳香聚酰胺、芳香聚酰胺-酰肼以及一些含氮芳香聚合物）

③復(fù)合膜

這是近些年來開發(fā)的一種新型反滲透膜，它是由很薄的而且致密的符合層與高空隙率的基膜復(fù)合而成的，它的膜通量在相同的條件下比非對稱膜高約50%－100%。目前復(fù)合膜有以下幾種：

a.交聯(lián)芳香族聚酰胺復(fù)合膜（PA）；

b.丙烯-烷基聚酰胺和縮合尿素復(fù)合膜；

c.聚哌嗪酰胺復(fù)合膜；

d.氧化鋯-聚丙烯酸復(fù)合膜。

3.2反滲透裝置型式

3.2.1 板框式反滲透裝置

這種形式的裝置由Aerojet通用公司發(fā)展起來的，教適合于小的和低壓工廠。膜支撐體在一種圓形平板上，這塊平板稱為多孔板，常見的有不銹鋼多孔板和聚氯乙烯多孔板，產(chǎn)水通過多孔板匯集起來。這種裝置存在以下缺點：①安裝和維護(hù)費用高，②進(jìn)料分布不均勻，③流槽窄，④多級膜裝卸復(fù)雜，⑤單位體積中膜的比表面積低，產(chǎn)水量少。

盡管有這些缺點，但由于它的結(jié)構(gòu)簡單可靠，體積比管式裝置小，在小規(guī)模的生產(chǎn)場所還是有一定的優(yōu)勢的。

3.2.2 管式反滲透裝置

這種裝置在實際應(yīng)用中是很有意義的。它能夠處理含懸浮顆粒和溶解性物質(zhì)的液體，像沉淀一樣在管式裝置中把料液進(jìn)行濃縮，運行期間系統(tǒng)處處都可以保持良好的排水作用，適當(dāng)調(diào)節(jié)水力條件，常?？梢灶A(yù)防溶液的濃縮弄臟或堵塞膜。其主要優(yōu)缺點可以歸納如下：

優(yōu)點：①能夠處理含懸浮固體的溶液，②合適的流動狀態(tài)就可以防止?jié)獠顦O化和膜污染等，并容易調(diào)整。

缺點：①設(shè)備端部用膜較多，裝置制造和安裝費用較昂貴。②單位體積中膜的比表面積小。③必須把管子外部包起來。④要使用支撐材料

3.2.3 螺旋式反滲透裝置

美國通用原子公司（Gulf General Atomic Co）發(fā)展了這種裝置。這種螺旋式結(jié)構(gòu)的中間為多孔支撐材料，兩邊是膜的“雙層結(jié)構(gòu)”，它的末端是沖孔的塑料管。雙層膜的邊緣與多孔支撐材料密封形成一個膜袋（收集產(chǎn)水），在膜袋之間再鋪上一層隔網(wǎng)，然后沿中心管卷繞這種多層材料（膜/多孔支撐材料/膜/料液隔網(wǎng)），就形成了一個螺旋式反滲透組件。將卷好的螺旋式組件，放入壓力容器中，就成為完整的螺旋式反滲透裝置。使用這種螺旋式反滲透裝置時應(yīng)注意：①中心管主要褶皺處的泄露②膜及支撐材料在粘結(jié)線上發(fā)生皺紋③膠線太厚可能會產(chǎn)生張力或壓力不均勻④支撐材料的移動會使膜的支撐不合理，導(dǎo)致平衡線移動⑤膜上有小孔洞，這是由于膜的質(zhì)量不合格所致。

目前，美國制作螺旋式組件已實現(xiàn)機(jī)械化，采用一種0.91m滾壓機(jī)，連續(xù)噴膠將膜與支撐材料粘密封結(jié)在一起，并滾轉(zhuǎn)成螺旋式組件，牢固后不必打開即可使用。

螺旋式組件的主要優(yōu)缺點是：

優(yōu)點：①單位體積中膜的表面積比率大②壓力導(dǎo)管的設(shè)計簡單，具有擾性，安裝和更換容易，結(jié)構(gòu)可以緊密放在一起。

缺點：①料液含懸浮固體時不適宜②料液流動路線短③壓力消耗高④再循環(huán)濃縮困難。

3.2.4 中空纖維式反滲透裝置

美國杜邦公司和道斯化學(xué)公司提出用純中空纖維素作為反滲透膜，制造出中空纖維式反滲透裝置。這種裝置類似于一端封死的熱交換器，其中含有外徑50μm、內(nèi)徑25μm；裝成一種圓柱形耐壓容器中，或是將中空纖維彎成U形裝入耐壓容器中，由于這種中空纖維極細(xì)，通?？梢匝b填幾百萬根。高壓溶液從容器旁打進(jìn)去，經(jīng)過中空纖維膜的外壁，從中空纖維管束的另一端把滲透液收集起來，濃縮后的料液從另一端連續(xù)排掉。

中空纖維式反滲透裝置的主要優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：①單位體積中膜的表面積比率高，一般可達(dá)到16000－30000m2/m3，因此組件可以小型化；②膜不需支撐材料，中空纖維本身可以受壓而不破裂。

缺點：①膜表面去污困難，料液需經(jīng)嚴(yán)格預(yù)處理；②中空纖維膜一旦損壞是無法更換的。

由此我們可以給優(yōu)質(zhì)反滲透裝置作出以下要求：

① 對膜能提供合適的支撐

② 處理溶液在整個膜面上必須均勻分布

③ 在最小能耗情況下，對處理溶液提供良好的流動狀態(tài)

④ 單位體積中膜的有效面積比率高

⑤ 組件容易拆卸和更換

⑥ 便于膜的拆卸和組裝

⑦ 在運行壓力下，有效的工作時安全與可靠性高

⑧ 外部泄露能盡可能從壓力的變化上發(fā)現(xiàn)

⑨ 建造、維護(hù)費用都是方便的。

目前流行的這四種裝置的一些主要特性比較見表3-1

種　類

膜裝填密度m2/m3 操作壓力MPa 透水量m3/m2*d 單位體積產(chǎn)水量m3/m3*d 板框式

管　式

螺旋式

493

330

660

9200

5.6

5.6

5.6

2.8

0.2

1.02

1.02｀

0.073

500

336

673

673

注：原料液為500mg/L NaCl，脫鹽率為92%－96%

4 反滲透膜的主要性能參數(shù)與運行工況條件

4.1 反滲透的主要性能參數(shù)[8]

4.2 反滲透裝置的運行工況條件[8]

4.3 影響反滲透運行參數(shù)的主要因素[9]

5 反滲透的流程

反滲透的流程是由反滲透的設(shè)計依據(jù)確定的。

5.1 反滲透的流程的設(shè)計依據(jù)

RO過程應(yīng)視為一個總的系統(tǒng)，它包含各組成部分及依據(jù)。這些依據(jù)可作為設(shè)計RO系統(tǒng)時的入門指南。每一部分與每一交接處都將有合宜的操縱開關(guān)及連接，以保證系統(tǒng)的長期使用性能即可靠性。每一部分及每一系統(tǒng)均有可考慮滿足各個用戶需要的經(jīng)濟(jì)/性能的折中辦法。我們沿與流程相反的方向來討論：

①最終用途：首先的考慮是產(chǎn)品水的具體用途，它決定了為滿足用戶需要的水質(zhì)和水量。對飲用水，通常要求滿足公共衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)或世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)。對超純電子工業(yè)用水，水電阻率需達(dá)18MΩcm。然而產(chǎn)品的性能并不嚴(yán)格的要超過所需值，因為高于所需的產(chǎn)水量或產(chǎn)水水質(zhì)將增加產(chǎn)品水的費用，產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。

②后處理：在RO透過液使用前，通常需要對其作些后處理。至少，需要脫氣以去除為控制結(jié)垢對進(jìn)料水酸化而產(chǎn)生的CO2和進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，以防止下游系統(tǒng)發(fā)生腐蝕。后處理的要求取決于應(yīng)用，需按具體情況加以確定。對許多工業(yè)應(yīng)用，后處理包括采用樹脂除鹽和紫外線消毒。對城市應(yīng)用要附加pH調(diào)節(jié)、脫氣及用氯消毒。

③膜：膜為系統(tǒng)的心臟，其性能可受與膜本身及其構(gòu)型無關(guān)的一些因素的影響，例如預(yù)處理及系統(tǒng)的操作與維護(hù)，然而，需根據(jù)進(jìn)料水的水質(zhì)及最終用途仔細(xì)考慮選擇膜材料及膜構(gòu)型。

④操作與維護(hù)：操作與維護(hù)是成功的系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。為了盡早的發(fā)現(xiàn)潛隱的問題，須收集系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)并定期分析。若發(fā)生了問題，應(yīng)該采用合宜的尋找故障的技術(shù)，并與膜制造商和/或系統(tǒng)設(shè)計者切磋商量合宜的消除問題的措施。對不能控制的結(jié)垢、污染或堵塞，則需經(jīng)常清洗膜以保持膜的性能。在膜裝置中，這些物質(zhì)不可逆的積累將導(dǎo)致流體分布不均和產(chǎn)生濃差極化，這將造成膜通量與鹽截留率的減退，有時會使膜材料發(fā)生降解。這些導(dǎo)致了昂貴的膜單元的更換。已開發(fā)出的用于恢復(fù)因結(jié)垢或污染造成的不良的膜性能的技術(shù)，若能及早的識別出膜需清洗，則這些技術(shù)是非常有效的。清晰劑可用以從膜裝置中將微粒、膠體、生物和有機(jī)物移出。通常的做法是將清洗液按正向流動，低壓下通過膜裝置進(jìn)行循環(huán)，直至污染物被去除。很少推薦進(jìn)行反洗。

⑤高壓泵：高壓泵提供膜生產(chǎn)所需產(chǎn)水流量及水質(zhì)的壓力。常用泵的類型是單級、高速離心泵；柱塞泵；多級離心泵。通常單級離心泵效率最低，柱塞泵效率最高。對于小系統(tǒng)采用高速離心泵，對于大系統(tǒng)采用多級離心泵為佳。

⑥預(yù)處理：預(yù)處理即垢的控制，方法有pH值的調(diào)節(jié)、緩蝕劑軟化、微生物控制、氯化/脫氯，對懸浮固體、膠體、金屬氧化物、有機(jī)物等的去除。

5.2 預(yù)處理過程

總的來講反滲透系統(tǒng)是由預(yù)處理過程和膜分離過程組成的。

預(yù)處理過程是指被處理的料液在進(jìn)入膜分離過程前需采用的預(yù)先處理措施。預(yù)處理一般有物理處理、化學(xué)處理和光化學(xué)處理三種。在預(yù)處理過程中可使用各種單元操作，也可以將幾種方法組合使用，預(yù)處理過程的好壞是反滲透膜的分離過程成敗的關(guān)鍵，因此必須嚴(yán)格認(rèn)真的做好預(yù)處理工作。

目前流行的方法主要有以下幾種：

（1）物理法

物理方法包括①沉淀法或氣浮分離法，②砂過濾、預(yù)涂層（助濾劑）過濾、濾筒過濾、精過濾等，③活性炭吸附法，④冷卻或加熱。

（2）化學(xué)法

化學(xué)方法包括①氧化法：利用臭氧、空氣、氧、氯等氧化劑進(jìn)行氧化，②還原法，③pH值調(diào)節(jié)法

（3）光化學(xué)法

光化學(xué)預(yù)處理方法主要指紫外線照射。

采用哪一種預(yù)處理方法，不僅取決于料液的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)，而且還要根據(jù)在膜分離過程中所用組件的類型構(gòu)造作出判斷。實際運行中的故障，一方面是由于膜表面上的分離所帶來的直接污染；另一方面與膜組件本身的構(gòu)造有關(guān)。預(yù)處理所需要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)所用的膜件的不同也不一致。

5.3 反滲透膜分離常見的流程

反滲透膜分離工藝設(shè)計中常見的流程有如下幾種：

①一級一段法

這種方式是料液進(jìn)入膜組件后，濃縮液和產(chǎn)水被連續(xù)引出，這種方式水的回收率不高，工業(yè)應(yīng)用較少。另一種形式是一級一段循環(huán)式工藝，它是將濃水一部分返回料液槽，這樣濃溶液的濃度不斷提高，因此產(chǎn)水量大，但產(chǎn)水水質(zhì)下降。

②一級多段法

當(dāng)用反滲透作為濃縮過程時，一次濃縮達(dá)不到要求時，可以采用這種多步式方式，這種方式濃縮液體體積可減少而濃度提高，產(chǎn)水量相應(yīng)加大。

③兩級一段法

當(dāng)海水除鹽率要求把NaCl從35000 mg/L降至500mg/L時，則要求除鹽率高達(dá)98.6%如一級達(dá)不到時，可分為兩步進(jìn)行。即第一步先除去NaCl 90%，而第二步再從第一步出水中去除NaCl 89%，即可達(dá)到要求。如果膜的除鹽率低，而水的滲透性又高時，采用兩步法比較經(jīng)濟(jì)，同時在低壓低濃度下運行時，可提高膜的使用壽命。

④多級反滲透流程

在此流程中，將第一級濃縮液作為第二級的供料液，而第二級濃縮液再作為下一級的供料液，此時由于各級透過水都向體外直接排出，所以隨著級數(shù)增加水的回收率上升，濃縮液體體積減少濃度上升。為了保證液體的一定流速，同時控制濃差極化，膜組件數(shù)目應(yīng)逐漸減少。

當(dāng)然，在選擇流程時，對裝置的整體壽命、設(shè)備費、維護(hù)管理、技術(shù)可靠性也必須考慮。例如，需將高壓一級流程改為兩級時，那么就有可能在低壓下運行，因而對膜、裝置、密封、水泵等方面均有益處。

6 反滲透技術(shù)在城市污水的應(yīng)用

反滲透技術(shù)是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的以壓力為驅(qū)動力的膜分離技術(shù)。該技術(shù)是從海水、苦咸水淡化而發(fā)展起來的，通常稱為“淡化技術(shù)”。由于反滲透技術(shù)具有無相變、組件化、流程簡單、操作方便、占地面積小、投資省、耗電低等優(yōu)點，因此在水處理中得到了大量的運用。目前反滲透技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海水苦咸水淡化，純水、超純水制備，化工分離、濃縮、提純等領(lǐng)域。工程遍布電力、電子、化工、輕工、煤炭、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。

6.1 在美國反滲透法生活污水處理[1]

在美國，反滲透法曾作為生活污水是一種深度處理方法而進(jìn)行研究。過去深度處理一般是將污水的二級處理的排水(活性污泥生化處理后的出水)再進(jìn)行混凝、過濾、活性炭吸附處理等，但對除鹽過程卻一直未予考慮。目前由于全球性水源緊張，各國都在大力推行節(jié)約用水，在大型工業(yè)城市，將城市污水處理后再回用于工業(yè)是今后的發(fā)展方向?；?qū)⒊鞘形鬯疃忍幚砗笞鳛榇笮徒ㄖ?、家庭洗刷的用水、灌溉及綠化用水，即“中水”來源。以往的除鹽方法主要有離子交換樹法和電滲析法，但這些方法不能去除水中的有機(jī)物及不溶性雜質(zhì)，把反滲透法作為彌補(bǔ)這一不足的一種方法，并進(jìn)行研究，其中加里福尼亞的波莫納(Pomona) 的試驗是與聯(lián)邦污水管理局(FWPCA)進(jìn)行協(xié)作，主要是確定反滲透的脫鹽效果、對有機(jī)物及富營養(yǎng)化成分的去除程度，還對運行中防止污染的方法及經(jīng)濟(jì)性作出評價，波莫納的試驗流程如圖1所示。試驗分兩組進(jìn)行，第一組用85個膜組件，第二組用68個膜組件，第一組水的回收率初期為80% ，后期降為78%，第二組水的回收率初期為80%，后期降為64%。

6.2 在日本反滲透法生活污水處理[1]

在日本東京，建筑面積在3萬m2以上的高層建筑，其循環(huán)用水量在100 m3/ d 的場所，如不建設(shè)中水道就拿不到建筑許可證。大樓排水可分為；比較干凈的排水，如洗手、洗臉、空調(diào)排水、洗衣排水;比較臟的排污水，如廚房水等。對這類生活污水的處理要求處理設(shè)備效率高，對負(fù)荷的變動適應(yīng)性強(qiáng)，運轉(zhuǎn)容易，水的回收率大，設(shè)備體積小，不發(fā)出惡臭。而反滲透能夠滿足這些要求。在北九州地區(qū)及大阪地區(qū)，用反滲透(中壓及低壓) 進(jìn)行200 m3/d的下水再生利用試驗，再生水水質(zhì)見表2。采取的流程如下；

北九州地區(qū)；經(jīng)二級處理的下水—細(xì)濾網(wǎng)—斜板沉淀池—精過濾—反滲透(中空纖維2. 0－2.5MPa) —再生水(200 m3/d) 。

大阪地區(qū)；經(jīng)二級處理的下水—斜板沉淀污—無煙煤過濾—反滲透(螺旋式組件2.0－3.0MPa) 。

項目 料液/mg/L 透過水/mg/L 濃縮液/mg/L 去除率/% 6.3 在我國反滲透法生活污水處理

反滲透技術(shù)于80年代初在我國得到應(yīng)用，首先用于電子工業(yè)超純水及飲料業(yè)用水的制備，而后用于電廠用水處理，90年代起在飲用水處理方面獲得普及。反滲透技術(shù)在我國工業(yè)水處理方面應(yīng)用得比較多，但在城市污水處理方面，目前大部分還停留在實驗室小試階段，哈爾濱工業(yè)大學(xué)曾做過這方面的中試研究[2]，利用組合膜工藝來進(jìn)行城市含鹽污水回用處理試驗研究。

7 反滲透膜的發(fā)展趨勢

最初反滲透是以脫鹽為目的開發(fā)的，對膜的要求也只是為分離無機(jī)鹽和水，隨著反滲透用途的擴(kuò)大，目前已達(dá)到根據(jù)用途對膜的構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計的階段。目前將傳統(tǒng)的中壓膜改為低壓膜或超低壓膜的動向非?；钴S，其發(fā)展趨勢概括如下：

在脫鹽領(lǐng)域中，對于海水淡化由高壓（5－7 MPa）向超高壓（8－8.5 MPa）；對于咸水淡化將向脫鹽（地下水、江河水）、廢水處理（工業(yè)廢水、城市污水）和超純水（電子工業(yè)用水、醫(yī)療用水）等三方面發(fā)展；對處理壓強(qiáng)將由中壓（3－4 MPa）向低壓（1－2 MPa）甚至超低壓（1 MPa以下）；同時在有用物質(zhì)濃縮回收領(lǐng)域會有更大的發(fā)展[10]。

目前，在海水淡化方面，利用復(fù)合膜成功的達(dá)到了高脫鹽率。在咸水淡化方面，目前將傳統(tǒng)的中壓膜改為低壓膜或超低壓膜，并保持脫鹽率不變（或提高），可以說是時代的潮流。

反滲透工程應(yīng)用的另一個發(fā)展方向是反滲透膜組器與超濾、微濾、納濾、EDI等組器的有機(jī)地組合應(yīng)用，充分發(fā)揮各種膜分離技術(shù)的特性，形成一個完整的系統(tǒng)工程，達(dá)到濃縮、分離、提純的目的。

鑒于RO技術(shù)的最近進(jìn)展，在不久的將來，該領(lǐng)域中可望有如下的發(fā)展[11]：

(1) 將開發(fā)去除小的氯化物有機(jī)分子的聚合物膜。

(2) 將開發(fā)分離烴混合物的無機(jī)RO膜。

(3) 以動力膜為基礎(chǔ)，將開發(fā)出無機(jī)和有機(jī)混合材料膜。

(4) 采用更先進(jìn)的物理方法獲悉膜的結(jié)構(gòu)及膜中的液體的結(jié)構(gòu)。

(5) 以控制聚合物體球粒的尺寸及球粒中聚合物的密度來控制膜的孔尺寸。

(6) 聚合物球粒的概念也將被用于復(fù)合膜的設(shè)計。

(7) 在膜孔尺寸和聚合物-溶液相互作用基礎(chǔ)上，將發(fā)展更精確的傳遞理論。

(8) 由控制膜孔尺寸和膜溶質(zhì)相互作用，將開發(fā)能將混合溶質(zhì)分級的膜。

(9) 膜污染將被膜的設(shè)計及膜組件的設(shè)計所控制。

(10) RO和其它分離過程的混合分離系統(tǒng)將日益增長的滲入化學(xué)工業(yè)和有關(guān)工業(yè)，越來越多的將化學(xué)和生物反應(yīng)與膜分離技術(shù)相結(jié)合。