反滲透又稱逆滲透，是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側(cè)得到淡水，在高壓側(cè)得到鹵水。

    因為它和自然滲透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以使用大于滲透壓的反滲透壓力，即反滲透法，達到分離、提取、純化和濃縮的目的。

    反滲透時，溶劑的滲透速率即液流能量N為：

                                   N=Kh(Δp-Δπ）

    式中Kh為水力滲透系數(shù)，它隨溫度升高稍有增大；Δp為膜兩側(cè)的靜壓差；Δπ為膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。

    稀溶液的滲透壓π為：

                                   π=icRT

    式中i為溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù)；c為溶質(zhì)的摩爾濃度；R為摩爾氣體常數(shù)；T為*溫度。

    反滲透通常使用非對稱膜和復(fù)合膜。反滲透所用的設(shè)備，主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備。

    反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)，從而取得凈制的水。也可用于大分子有機物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過程簡單，能耗低，近20年來得到迅速發(fā)展。現(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，并與離子交換結(jié)合制取高純水，其應(yīng)用范圍正在擴大，已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。

    反滲透技術(shù)通常用于海水、苦咸水的淡水；水的軟化處理；廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等方面。此外，反滲透技術(shù)應(yīng)用于預(yù)除鹽處理也取得較好的效果，能夠使離子交換樹脂的負荷減輕松90%以上，樹脂的再生劑用量也可減少90%。因此，不僅節(jié)約費用，而且還有利于環(huán)境保護。反滲透技術(shù)還可用于除于水中的微粒、有機物質(zhì)、膠體物，對減輕離子交換樹脂的污染，延長使用壽命都有著良好的作用。

    基本原理

    把相同體積的稀溶液（如淡水）和濃液（如海水或鹽水）分別置于一容器的兩側(cè)，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側(cè)流動，濃溶液側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲透壓，滲透壓的大小決定于濃液的種類，濃度和溫度，與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。

    溶解-擴散模型

    將反滲透的活性表面皮層看作為致密無孔的膜，并假設(shè)溶質(zhì)和溶劑都能溶于均質(zhì)的非多孔膜表面層內(nèi)，各自在濃度或壓力造成的化學(xué)勢推動下擴散通過膜。溶解度的差異及溶質(zhì)和溶劑在膜相中擴散性的差異影響著他們通過膜的能量大小。其具體過程分為：*步，溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)表面外吸附和溶解；第二步，溶質(zhì)和溶劑之間沒有相互作用，他們在各自化學(xué)位差的推動下以分子擴散方式通過反滲透膜的活性層；第三步，溶質(zhì)和溶劑在膜的透過液側(cè)表面解吸。

    溶質(zhì)和溶劑透過膜的過程中，一般假設(shè)*步、第三步進行的很快，此時透過速率取決于第二步，即溶質(zhì)和溶劑在化學(xué)位差的推動下以分子擴散方式通過膜。由于膜的選擇性，使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質(zhì)的滲透能力，不僅取決于擴散系數(shù)，并且決定于其在膜中的溶解度。

    優(yōu)先吸附—毛細孔流理論

    當(dāng)液體中溶有不同種類物質(zhì)時，其表面張力將發(fā)生不同的變化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有機物質(zhì)，可使其表面張力減小，但溶入某些無機鹽，反而使其表面張力稍有增加，這是因為溶質(zhì)的分散是不均勻的，即溶質(zhì)在溶液表面層中的濃度和溶液內(nèi)部濃度不同，這就是溶液的表面吸附現(xiàn)象。當(dāng)水溶液與高分子多孔膜接觸時，若膜的化學(xué)性質(zhì)使膜對溶質(zhì)負吸附，對水是優(yōu)先的正吸附，則在膜與溶液界面上將形成一層被膜吸附的一定厚度的純水層。它在外壓作用下，將通過膜表面的毛細孔，從而可獲取純水。

    氫鍵理論

    醋酸纖維素（一種半透膜材料）是一種具有高度有序矩陣結(jié)構(gòu)的聚合物，它具有與水或醇等溶劑形成氫鍵的能力。鹽水中的水分子能與醋酸纖維素半透膜上的羰基形成氫鍵。在反滲透壓力推動的作用下，以氫鍵結(jié)合進入醋酸纖維素膜的水分子能夠由*個氫鍵位置斷裂而轉(zhuǎn)移到另一個位置形成另一個氫鍵。這些水分子通過一連串的形成氫鍵和斷裂氫鍵而不斷移位，直至離開膜的表皮層而進入多空性支撐層后，就很快地源源流出淡水。 [1] 

    機理模型

    統(tǒng)一的“干閉濕開”反滲透機理模型，有幾個經(jīng)典模型：

    1.優(yōu)先吸附毛細孔模型：弱點干態(tài)膜電鏡下，沒發(fā)現(xiàn)孔。濕態(tài)膜標(biāo)本不是電鏡的樣品。

    2.溶解擴散模型：不認(rèn)為有孔。

    3.干閉濕開模型：上個世紀(jì)80，90年代，解釋1和2模型的統(tǒng)一的現(xiàn)代zui貼切的逆滲透機理模型。既“干閉濕開”反滲透模型，統(tǒng)一了兩個zui經(jīng)典的反滲透機制模型，細孔模型，溶解擴散模型。

    膜干時，膜孔收縮致密，孔隙閉合，電鏡下看不到制成干態(tài)備鏡檢的干膜；

    膜濕時，膜材料溶脹，膜的孔隙被溶劑溶脹，孔打開。合并就是“干閉濕開”脫鹽模型。

    水處理應(yīng)用

    與其他傳統(tǒng)分離工程相比，反滲透分離過程有其獨特的優(yōu)勢：（1）壓力是反滲透分離過程的主動力，不經(jīng)過能量密集交換的相變，能耗低；（2）反滲透不需要多量的沉淀劑和吸附劑，運行成本低；（3）反滲透分離工程設(shè)計和操作簡單，建設(shè)周期短；（4）反滲透凈化效率高，環(huán)境友好。因此，反滲透技術(shù)在生活和工業(yè)水處理中已有廣泛應(yīng)用，如海水和苦咸水淡化、醫(yī)用和工業(yè)用水的生產(chǎn)、純水和超純水的制備、工業(yè)廢水處理、食品加工濃縮、氣體分離等。

    海水和苦咸水淡化

    20世紀(jì)60年代以來，反滲透脫鹽已成為一種獲取飲用水的重要途徑，是解決淡水資源緊缺的一種有效方法。反滲透脫鹽技術(shù)主要應(yīng)用在兩個方面：海水淡化和苦咸水脫鹽。

    純水和超純水的制備

    反滲透+混床水處理技術(shù)改進了原來的全離子交換制水工藝，運行期間，產(chǎn)水增加，水質(zhì)改善，大幅度降低了制水成本。此外，許多科研人員均對反滲透+電去離子法制取純水進行了實驗研究，達到了預(yù)期結(jié)果，證實了反滲透+電去離子法制取高純水的可行性。通過控制反滲透的級數(shù)可制取不同純度脫鹽水。隨著反滲透級數(shù)的增加，脫鹽水的純度提高，但是出水量減少，水利用率降低，因此，反滲透裝置連用一般不會超過二級，通常將反滲透與電去離子技術(shù)聯(lián)用，不僅克服了反滲透出水不能徹底除鹽的不足，還可以提高電去離子裝置的進水水質(zhì)，防止電去離子設(shè)備損壞，提高整體凈水效果。