3段系统 高回收率BWRO（＜90％） 二级高回收率系统（＜95％）
= 摩尔数 = 气体常数 = 温度 = 体积
渗透压 (bar) 1.6 1.2 0.7 1.3 26.2
离子越小，则渗透压越大。
渗透 Osm反渗透
实用压力
P >
2
< 2
Po = = (2 -)
P >
稀溶液
浓溶液
半透膜
水: 能透过
渗透是自发现象，水可透过半透膜向浓溶液， 盐: 不能透过
• 聚砜支撑层依附在聚酯无纺布材质的基层上(厚约100微米)
膜在结构上分为致密层和支撑层。致密层位于膜的顶层，主要起到分离作用，也称为“皮 层”；支撑层只起机械支撑作用，而没有分离作用。膜的过滤阻力与膜的厚度成反比关系。 因此，为了具有更好的分离功能以及较大的通量，膜应具有不对称的结构。
反渗透系统的级与 段
装有膜元件的压力容器的组合俗称排列。段指的是浓水经过了几次压力容器 过滤，级指的是产水经过了多少次过滤分离。
产水
进水
产水
二级浓水
一级浓水
SWRO（一级）
BWRO（二级）
进水 进水 进水
反渗透系统
产水 浓水
1段系统 低回收率SWRO（＜45％）
产水 浓水 产水
浓水
2段系统 BWRO（＜80％） 高回收率SWRO（＜60％） 二级高回收率系统（＜90％）
反渗透净水器讲座
饮用水水质以及反渗透膜净水 器
同济大学环境科学与工程学院 董秉直 2015年9月
水中的各种杂质尺寸与膜的关系
大小 0.0001μm 0.001μm 0.01μm
1Å
1nm
颗粒和溶质
金属离子
杀虫剂 有机物 三卤甲烷
0.1μm 胶体
病毒
1μm 粘土 细菌
10μm
100μm 0.1mm
膜组件
出水 进水
浓水
出水
板框式
进水
膜组件 卷式
中空纤维 板框式 管式
浓水
出水
管式
过滤面积（m2/m3） 700-2000 1000-2000 200-500 100-300
中空纤维 卷式
膜结构
进水
超Ul薄tra膜- 层（脱盐层）
Crosslinked
0.2um
0.3um
疏Su松pp支o撑rtin层g Layer P材o料ly：su聚lfo砜ne 45um 45um
膜 YM3 YM10 YM30 YM100
截留分子量(Da) 3000 10000 30000
100000
膜孔径(nm) 3 5 8 14
按照截留分子量分类
反渗透：截留分子量在100-200Da；操作压力在1-10MPa； 纳滤（Nanofiltration,NF）：截留分子量在200-2000Da，操作
反渗透和纳滤家用净水器采用错流过滤运行模式，而活性炭＋微滤或超滤家 用净水器采用终端过滤运行模式。
反渗透运行模式
采用错流运行模式，将累积在膜表面的离子等
带走，降低渗透压。
Permeate/渗透
驱动压力
Permeate/渗透
反渗透将小分子物质以及离子截留，它们聚集在膜表面，产生渗透压。如果 采用终端过滤运行模式，越来越多的离子产生很高的渗透压，使运行无法运 行。
悬浮物 隐孢子虫
藻类, 泥
膜元件
NF RO
MF UF
应用
软化 废水回用
高脱盐
RO 预处理 细菌 / 颗粒 去除
膜截留各种杂质的效果
MF / UF
RO
一价离子
颗粒/胶体
二价离子 高分子物质
MF / UF 膜元件脱除 颗粒 / 胶体 MF / UF 膜元件不能脱除 溶解性离子
高分子物质 颗粒/胶体
一价离子 二价离子
英文缩写
CA CTA PAN PS PVDF PES PEK
亲疏水性
亲水 亲水 疏水 疏水 疏水 疏水 疏水
恒流过滤和恒压过滤
恒压过滤：过滤过程保持压力不变，由 于膜阻力的增加，导致通量的持续下降。 该过滤模式仅用于试验研究。
恒流过滤：过滤过程保持通量不变，由于 膜阻力的增加，驱动压力需相应增加，以 克服阻力，保持通量的稳定，导致膜压差 的持续增加。
触角越大，膜表面越疏水。
水滴 θ < 120°
膜材料 • PES • PVDF • PE • PTFE •
接触角 • 82 • 90 • 96 • 118 •
M-
M-
0
1
膜表面亲水性
水滴
θ > 120°
M3
M5
膜表面疏水性
主要有机膜材质
材质
醋酸纤维素 三醋酸纤维素
聚丙烯腈 聚砜
聚偏氟乙烯 聚醚砜
聚芳醚酮
使右边的液面上升，它们的液面差即为渗透压。
截留分子量－表征膜孔径
用一种已知分子量的物质（通常是蛋白质类的高分子物质，如聚乙二醇） 来测定超滤膜的孔径，当90%的测定物质被膜所截留，则该物质的分子量 为膜的截留分子量。截留分子量的单位是道尔顿（Daltons, 1Da=1.65×1024g）。
d = 0.09(MW )0.44
0.5um
FE-S膜E面M形P态ho的to图gr像aph of R（OSMEMem图b像ra）ne (UHR-FE-SEM) x 50,000
• 脱盐层非常薄(大约200纳米)
产水
基Ba层se Fabric 材No料n：-w聚ov酯en无纺Po布lyester
100um
• 脱盐层涂敷在聚砜材质的支撑层上(厚约45微米)
压力在0.3-1MPa； 超滤（Ultrafiltration, UF）：孔径大小在0.01-0.1μm，操作压力
在0.02-0.2MPa； 微滤（Microfiltration, MF）：孔径大小在0. 1-10μm，操作压力
在0.02-0.2MPa。
表征膜表面的亲疏水性－接触角
接触角是表征膜的亲水或疏水的重要参数。接触角越小，膜越表现出亲水，而接
膜水厂采用恒流过滤运行模式，家用净水器采用恒压过滤运行模式。
终端过滤和错流过滤
Cross Flow Filtration 错流过滤
Dead End Filtration 终端过滤
Permeate/渗透
Flux/通量 Cake thickness/饼厚度
Permeate/渗透
Cake thickness/饼厚度 Flux/通量
RO 膜元件脱除 一价离子脱除率 : > 99% 二价离子脱除率 : > 99.8% 完全脱除 高分子物质、颗粒、胶体等
Van’t Voff 方程
= nRT v
渗透压
n R T V
典型含盐溶液渗透压
溶解物质形成渗透压
NaCl NaHCO3 MgSO4 葡萄糖 海水
浓度 (mg/L) 2,000 2,000 2,000 10,000 35,000