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RO 反渗透膜原理

反渗透，英文为 Reverse Osmosis ，它所描绘的是一个自然界中水分自然渗透过程的反向过程。早在 1950 年美国科学家 DR.S.Sourirajan 无意中发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几秒后吐出一小口的海水。他由此而产生疑问：陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水，那为什么海鸥就可以饮用海水呢？这位科学家把海鸥带回了实验室，经过解剖发现在海鸥嗉囊位置有一层薄膜，该薄膜构造非常精密。

海鸥正是利用了这层薄膜把海水过滤为可饮用的淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则被从口中吐出 . 这就是以后逆渗透法（ ReverseOsmosis 简称 R.O ）的基本理论架构。

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜 . 当把相同体积的稀溶液（例如淡水）和浓溶液（例如盐水）分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液一侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关 . 若在浓溶液一侧施加大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中。反渗透膜的孔径非常小，因此能够有效地去除水中比反渗透膜孔径大的溶解盐类、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等 . 利用反渗透原理进行水提纯系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。反渗透膜能截留直径大于 0.0001 微米的物质，是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于 100 的有机物，同时允许水分子通过，以获得高质量的纯净水。

请根据上述材料，回答下列问题：

(1) 图甲中容器两侧液面在自然状态下液体的流动方向是 ________ （选填 “从纯水到盐水”或“从盐水到纯水”）。

(2) 图乙中两侧液体静止达到液透平衡，若左右两容器横截面积均为 ，要实现反渗透，需要在图甲中 ______ 液面（选填 “纯水”或“盐水”）施加竖直向下的压力至少是 _____ 。（ ， ）

答案

从纯水到盐水 盐水 10.3N

【详解】

(1) 由题意可知，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透，所以图甲中容器两侧液面在自然状态下液体的流动方向是从纯水到盐水。

(2) 图乙中右侧液面比左侧液面高出 10cm ，此时两侧液体静止达到液透平衡，盐水向纯水的渗透压与纯水向盐水的渗透压相等，则说明图甲中如果要实现反渗透，需要在盐水一侧施加一个至少 10cm 高的盐水压强，该压强为

p = ρ _盐水 gh =1.03×10 ³ kg/m ³ ×10N/kg×0.1m=1.03×10 ³ Pa

则至少要在盐水一侧液面施加的压力为

F = pS =1.03×10 ³ Pa×100×10 ^-4 m ² =10.3N