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沃顿膜学院 | 揭秘反渗透膜的前世今生

2024-04-12科学

它为你的饮水健康筑起一道安全防线;它让「守着海却缺水」这一窘况成为过去;它使废水可循环利用,助力企业降本增效,也守护着大自然的那抹「绿」……

它就是神奇的反渗透「膜」法。今天,就让我们一起揭秘它的前世今生!

一、反渗透膜的诞生故事

事情要从一只海鸥说起......

1950年,美国科学家DR.S.Sourirajan无意中发现海鸥喝水时总是从海面啜起一大口海水,隔几秒后,再吐出一小部分。这种反常现象令他疑惑,常理来说,高盐分海水是无法直饮的,海鸥为什么可以饮用海水呢?

于是,Sourirajan将海鸥带回实验室,研究后发现,在海鸥嗉囊位置有一层十分精密的薄膜,能将海水中的大部分杂质过滤吐出,仅留下淡水分子,以便饮用。

这层薄膜组织,便是RO反渗透膜的原型。

二、反渗透膜的运行原理

来自大自然和动物界的灵感

什么是反渗透呢?

自然状态下,稀溶液会自发的透过半透膜向浓溶液流动。而反渗透(Reverse Osmosis)则是在浓溶液侧施加足够大的操作压力以克服自然渗透压,逆转水分子自然渗透的流动方向,使浓溶液中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的净化产水。

反渗透膜是如何运行的呢?

反渗透膜的孔径小至纳米级,是头发丝的一百万分之一(0.0001微米),过滤精度极高。通过施加压力,原水中的水分子透过反渗透膜,原水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等溶解性盐及分子量大于100的有机物则被阻挡,从而使得纯水和浓水有效分离。

三、中国反渗透膜的发展历程

加快膜元件国产化替代进程

20世纪60-80年代,CTA反渗透膜在国内自主开发并实现国产化

20世纪60、70年代,是国外反渗透关键技术取得突破的时期。中国通过技术引进和自主研发,也积累了丰富的应用经验和初步的技术成果。

1966年,启动全国海水淡化会战,开始反渗透膜研究。

1975年-1982年,成功研发出国产化CTA中空纤维反渗透膜。

20世纪80年代-90年代,PA反渗透膜在国内成熟应用

1984年,我国已经研制出一批具有一定水平和实用价值的非对称反渗透膜。

上世纪八十年代中后期,国外反渗透膜产品进入中国海水淡化、电力、石化、煤化工等工业领域,反渗透膜登上中国膜法水处理规模化工业应用的舞台,应用规模快速拓展。

1997年,我国第一套500m³/d反渗透海水淡化装置在浙江舟山嵊山县投产建成,开创了国内海水淡化规模化应用的历史先河。

21世纪00-20年代,PA反渗透膜实现国产化,国内反渗透膜市场高速发展

2000年左右,南方汇通、杭州水中心、8271厂根据各自领域发展需要,开始从国外引进高性能聚酰胺复合反渗透膜生产技术,中国成为世界上第四个掌握自主反渗透膜技术的国家。「汇通膜」作为市场化程度最高的品牌,逐渐成为国产反渗透膜的代名词。

2021年,南方汇通股份有限公司更名沃顿科技股份有限公司,并获得中国膜行业反渗透膜领域龙头企业称号,后续吸收合并全资子公司、全球知名卷式分离膜制造商时代沃顿科技有限公司,在不断发展壮大中成为膜产品国产化替代的引领者。

如今,反渗透膜在工业水处理领域的应用持续延伸,在生活用水方面也发挥着重要作用。未来,以沃顿科技为首的国产反渗透膜企业,也将在国产化替代的道路上不懈努力,助推中国智造享誉全球。