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反渗透技术是一种利用半透膜的选择性分离功能，通过施加溶液渗透压的外力，迫使溶剂（通常是水）从高浓度溶液向低浓度溶液反向渗透的物理分离过程。这项技术自20世纪50年代被发明以来，已成为现代水处理领域的技术之一，广泛应用于海水淡化、纯水制备、废水回用等领域。其原理看似简单，但背后蕴含着丰富的科学理论和工程实践智慧。
要理解反渗透，需要了解自然界的渗透现象。当两种不同浓度的溶液被半透膜隔开时，溶剂分子会自发地从低浓度一侧向高浓度一侧迁移，这种现象称为渗透。渗透的驱动力是化学势差，终达到动态平衡时的压力差即为渗透压。反渗透则是对这一自然过程的逆转——通过施加外部压力（通常为渗透压的2-3倍），迫使溶剂分子反向穿过半透膜，从而实现溶质与溶剂的分离。
半透膜是这一过程的关键元件，其孔径通常在0.1-1纳米之间，只允许水分子通过，而将溶解性盐类、物、细菌和病毒等截留。这种选择性分离并非简单的筛分效应，还涉及溶解-扩散机制：水分子先溶解于膜材料，再在压力梯度下扩散通过膜层。现代反渗透膜多采用聚酰胺复合材料，表面带有负电荷，能通过静电排斥进一步增强对离子的截留率。
实际工程中的反渗透装置远非简单的"膜加压力"组合。一个完整的反渗透系统通常包含预处理、高压泵、膜组和后处理四个单元。预处理环节至关重要，需要通过多介质过滤、活性炭吸附和精密过滤等手段去除水中可能堵塞膜孔的悬浮物、胶体和氧化性物质。高压泵需提供稳定的4-6MPa压力，其能耗约占系统总能耗的70%。膜组多采用螺旋卷式结构，将膜片与导流网交替缠绕，在有限空间内实现数百平方米的有效膜面积。
运行参数的控制尤为精妙：回收率（产水量与进水量之比）通常控制在50-75%，过高会导致膜面结垢；通量（单位膜面积的产水速率）维持在15-25L/(m²·h)，过高会加速膜污染。现代系统还配备pH调节、阻垢剂投加和自动清洗装置，通过智能化控制延长膜寿命。值得注意的是，反渗透产水需经过矿化或混合调节才能达到饮用水标准，因为其几乎去除了所有矿物质。
相比蒸馏、电渗析等传统脱盐技术，反渗透具有显著优势。其能耗仅为蒸馏法的1/40，设备紧凑且易于模块化扩展。新研发的低压反渗透膜工作压力已降至1.5MPa以下，配合能量回收装置（可将浓水压力回收利用），使海水淡化的吨水能耗从1970年代的20kWh降至2.5kWh。石墨烯氧化物膜、生水通道蛋白膜等新型材料的研究，有望将通量提升10倍以上。
在应用领域，反渗透技术已突破传统水处理范畴：食品工业用于浓缩果汁而不破坏热敏性成分；制药行业制备符合药典标准的用水；电子行业生产电阻率达18MΩ·cm的纯水。特别在太空站水循环系统中，反渗透与其他技术组合可实现尿液到饮用水的闭环转化，水回收率过95%。
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