影响反渗透和纳滤膜性能的因素

产水通量和脱除率是反渗透和纳滤过程中的关键参数，针对特定系统条件，水通量和脱除率是膜的本征特性，而膜系统的水通量和脱除率则主要受压力、温度、回收率、进水含盐量和pH 值影响。将对这些关键术语给出定义并扼要介绍影响反渗透和纳滤膜性能的因素，如操作压力、温度、进水含盐量、产水回收率和系统pH 值。

定义

回收率：指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分率。膜系统的设计是基于预设的进水水质而定的，设置在浓水管道上的浓水阀可以调节并设定回收率。回收率常常希望最大化以便获得最大的产水量，但是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限值。

脱盐率：通过反渗透膜从系统进水中除去总可溶性的杂质浓度的百分率，或通过纳滤膜脱除特定组份如二价离子或有机物的百分数。

透盐率：脱盐率的相反值，它是进水中溶解性的杂质成份透过膜的百分率。

渗透液：经过膜系统产生的净化产水。

流 量：进水流量是指进入膜元件的进水流量，常以每小时立方米（m3/h）或每分钟加仑表示（gpm）。浓水流量是指离开膜元件系统的未透过膜的那部分的“进水”流量。这部分浓水含有从原水水源带入的可溶性的组份，常以每小时立方米（m3/h）或每分钟加仑表示（gpm）。

通 量：以单位膜面积透过液的流率，通常以每小时每平方米升（l/m2h）或每天每平方英尺加仑表示（gfd）。

稀溶液：净化后的水溶液，为反渗透或纳滤系统的产水。

浓溶液：未透过膜的那部分溶液，如反渗透或纳滤系统的浓缩水。

1、压力的影响

进水压力影响RO 和NF 膜的产水通量和脱盐率，我们知道渗透是指水分子从稀溶液侧透过膜进入浓溶液侧的流动，反渗透和纳滤技术即在进水水流侧施加操作压力以克服自然渗透压。当高于渗透压的操作压力施加在浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会被逆转，部分进水（浓溶液）通过膜成为稀溶液侧的净化产水。

正如图1 所示，透过膜的水通量增加与进水压力的增加存在直线关系，增加进水压力也增加了脱盐率，但是两者间的变化关系没有线性关系，而且达到一定程度后脱盐率将不再增加。

由于RO 和NF 膜对进水中的溶解性盐类不可能绝对完美地截留，总有一定量的透过量，随着压力的增加，因为膜透过水的速率比传递盐分的速率快，这种透盐率的增加得到迅速地克服。但是，通过增加进水压力提高盐分的排除率有上限限制，正如图1 脱盐率曲线的平坦部分所示，超过一定的压力值，脱盐率不再增加，某些盐分还会与水分子耦合一同透过膜。

2、温度的影响

膜系统产水电导对进水温度的变化非常敏感，随着水温的增加，水通量几乎线性地增大，这主要归功于透过膜的水分子的粘度下降、扩散能力增加。增加水温会导致脱盐率降低或透盐率增加，这主要是因为盐分透过膜的扩散速率会因温度的提高而加快所致。

膜元件能够承受高温的能力增加了其操作范围，这对清洗操作也很重要，因为可以采用更强烈和更快的清洗程序，超薄复合膜和醋酸纤维素（CA）膜的允许pH 和温度范围比较详见下图。

3、盐浓度的影响

渗透压是水中所含盐分或有机物浓度和种类的函数，盐浓度增加，渗透压也增加，因此需要逆转自然渗透流动方向的进

水驱动压力大小主要取决于进水中的含盐量。图4 表明，如果压力保持恒定，含盐量越高，通量就越低，渗透压的增加抵消了进水推动力，同时如图4 所示，水通量降低，增加了透过膜的盐通量（降低了脱盐率）。

4、回收率的影响

通过对进水施加压力当浓溶液和稀溶液间的自然渗透流动方向被逆转时，实现反渗透过程。如果回收率增加（进水压力恒定），残留在原水中的含盐量更高，自然渗透压将不断增加直至与施加的压力相同，这将抵消进水压力的推动作用，减慢或停止反渗透过程，使渗透通量降低或甚至停止（参见图5）。

5、pH 值的影响

各种反渗透和纳滤膜元件适用的pH 值范围相差很大，像 超薄复合反渗透和纳滤膜与醋酸纤维素反渗透和纳滤膜相比，在更宽广的pH 值范围内更稳定，因而，具有更宽的操作范围（请见图3）。

膜脱盐率特性取决于pH 值，水通量也会受到影响，图6 表明复合膜在宽广的pH 范围内水通量和脱盐率相当稳定。正如图3 所示的那样，与醋酸纤维素膜相比，复合膜在很宽的pH 范围内所具有的稳定性允许我们采用更强烈、更快和更有效的化学清洗程序。