反渗透膜的分离原理与脱盐机制

反渗透（RO）是一种基于半透膜的物理分离技术，核心是通过压力差驱动水分子穿过选择性半透膜，同时截留溶解盐、有机物等杂质，实现水与溶质的高效分离。其原理与机制可从以下三方面解析：

一、基础原理：渗透与反渗透的逆转

自然状态下，半透膜（仅允许水分子通过）分隔纯水与盐水时，水分子会自发从低浓度侧（纯水）向高浓度侧（盐水）迁移，直至两侧渗透压平衡，此为“渗透”。若在高浓度侧施加超过渗透压的外部压力（P>π），水分子迁移方向逆转——从盐水侧（高压）向纯水侧（低压）流动，盐水被淡化，此即“反渗透”。

二、核心载体：反渗透膜的微观结构

反渗透的高效分离依赖膜的“选择性透过”特性，其核心是活性层（厚度仅0.1~2nm）。典型膜结构（如聚酰胺复合膜）由外至内分为三层：

    活性层：由交联芳香族聚酰胺制成，形成致密网状孔径（约0.4~0.6nm），仅允许水分子（直径0.27nm）通过，离子（如Na⁺直径0.358nm）因体积接近或超过孔径被限制。

      过渡层：连接活性层与支撑层，缓冲压力并保护活性层。

     支撑层：由聚砜等多孔聚合物构成，提供机械强度，确保高压下结构稳定。

三、脱盐机制：水分子“精准通过”与溶质“全面截留”

水分子通过膜的过程为“溶解-扩散”：高压侧水分子被膜活性层的极性基团（如酰胺基−CONH−）吸附溶解，形成水合层后向低压侧扩散，形成连续水流。

溶质（离子/有机物）被截留的机制包括：

     空间位阻：离子水合半径接近或略小于活性层孔径，但膜活性层的致密网状结构（高交联度）形成“分子筛”，阻碍其通过。

     电荷排斥：活性层通常带负电（如聚酰胺膜），与阳离子（如Na⁺）产生静电排斥，进一步阻止其迁移。