低水压 RO 系统

作者：Gil Dhawan 博士，Applied Membranes, Inc.

近年来，海外家用反渗透系统的销量快速增长。这些系统对膜的要求与美国市场有所不同。许多地方的自来水压力低至10psi。本文探讨了设备制造商如何调整其系统设计和膜的选择以满足这些要求。

最小压力与进料TDS

反渗透系统要产出成品水，必须对膜施加一个能够克服水体自身渗透压的最小压力。该压力取决于水中离子的类型及其浓度。渗透压与膜的类型无关。粗略估计，每100 ppm的总溶解固体 (TDS) 会产生约1 psi的渗透压。

例如，如果进水的TDS为2,000 ppm，则该水的自然渗透压约为20 psi。在这种情况下，必须施加至少20 psi的压力才能使渗透物通过膜。通常，施加的压力至少是可行的反渗透系统渗透压的两倍。

如果施加的压力不足以克服自然渗透压，则必须使用泵来提高施加的压力。目前至少有三种不同的泵系统可供选择，以满足住宅系统的需求。选择最佳泵系统需要考虑噪音水平、电压、容量和成本等因素。

更高容量的膜

膜的渗透能力取决于几个因素，包括水温和净可用压力。

净可用压力=施加压力-渗透压

如果使用加压罐，还必须从施加的压力中减去罐压力以获得净可用压力。

净压力越低，渗透率越低。为了补偿较低的净可用压力，需要使用额定容量更高的膜。

膜制造商已将更多膜封装在与目前住宅系统中使用的 2 英寸×12 英寸元件相同的物理尺寸中。这些更大容量的元件可以使用与标准住宅元件相同的膜外壳。CTA 元件的容量高达 22 加仑/天，薄膜元件的容量高达 36 加仑/天（在 60 psi、77 华氏度和 500 ppm TDS 水质条件下测试），直径为 2 英寸，长度为 12 英寸。

随着施加的压力降低并接近渗透压，对渗透流量和渗透质量的影响变得更加明显。

表1给出了膜渗透水质和渗透量随压力降低而变化的示例。该分析基于500 ppm TDS水、60华氏度（约17摄氏度）的温度和所示施加压力。下表中的数据用于演示极低压力下的性能变化。实际值可能因水质分析、膜通量和其他因素而异。通常，通量较高的膜性能下降相对较小，且压力较低。

表 1* - 极低压力下的预计性能

• 参考条件：60华氏度，500 ppm TDS
• 恢复：<10%
• 膜：FT-30（DOW FilmTec）

* 根据 Feed

** 数据由美国加利福尼亚州圣地亚哥市陶氏化学公司的 Jack Loos 提供

在另一项研究中，获得了CTA和薄膜膜在极低压力下的渗透流量和质量性能的实验值。如图2所示。

图 2 - 极低压力下的性能实验室研究

（感谢纽约州利物浦 Fastek 公司的 Steve Laird 提供）