会产生废水的净水器与一般净水器有什么区别?谈反渗透与纯废水比

  我们在日常生活中会接触到的处理水的装置与方法有许多,尤其是将自然中的水以及经过水厂初步处理的自来水转变为饮用水的过程。从煮沸到使用硫酸铝钾(明矾)与活性炭等物质吸附杂质,再到经过复合滤芯过滤能够作为饮用水。同时如果继续提高标准,以制备纯水为最终目标,那就还存在着蒸馏、RO反渗透、紫外线辐射、去离子交换等技术步骤的组合。

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  RO反渗透就是一种随着半透膜更广泛的运用,从工业、化学领域“下放”拓展到家用领域的技术,由此也带来了与一般过滤式净水器/饮水机不同,会产生废水的RO反渗透净水器。这两者的区别主要在于后者通过RO反渗透技术的应用,在水的净化能力方面更进一步,具备将溶于水的无机盐含量减少,产生软化水的能力。

  考虑到常规滤芯吸附、拦截杂质的能力始终有限,半透膜的应用可以说使过滤水的技术前进了一大步,此处应该简单介绍一下作为理论基础的化学势与渗透压。

  化学势与作为热力学强度量的温度类似,我们知道热量总是自发从高温物体传向低温物体,同样微观粒子也总是倾向从高化学势区域向低化学势区域转移,表现在一种特定的环境条件:仅供水分子通过的半透膜两侧为浓度不同的水溶液时,就是低浓度一侧的水分子向高浓度一侧渗透的趋势。

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  但这一趋势同样不是永无止境的,一方面随着水分子的通过,溶液的浓度会实时变动,另一方面高浓度一侧更多水溶液的量会产生额外的压强,最终会形成一个压强与化学势的平衡状态,这一阻止水分子从低浓度一侧渗透到高浓度一侧,而从高浓度一侧施加的最小额外压强就是渗透压。

  理解了这一点,就能更轻松地理解RO反渗透净水器的原理:通过增压泵等人为方式在高浓度水溶液(如自来水)一侧施加更多压强,迫使水分子反过来渗透进入低浓度一侧,而大部分盐分无法通过半透膜,仅能在高浓度一侧沉积下来,这样从低浓度一侧流出的水就是经过包括过滤、吸附、软化等多种净化步骤,更适合饮用的水。

  可能有读者会问:那么净水器可以仅使用RO反渗透技术,不再使用常规滤芯吗?这一点理论上是可行的,但实际上不合适,因为一方面考虑到杂质的尺寸和类型问题,原本在常规滤芯中可以被阻拦的较大固体杂质,如果直接随着水流冲击在半透膜表面,很可能使其产生损伤,让单位成本更高的半透膜直接报废;另一方面出于对成本与使用寿命的权衡,原本常规滤芯的拦截作用的领域就是较大的固体杂质,也是更为经济的一种解决方案,经过物理、化学、吸附等方法重重过滤的水,其中在之前的步骤无能为力的微量盐分再交给半透膜进行拦截,这样才能最大限度延长其使用寿命,减轻用户的耗材成本负担。古话说杀鸡焉用牛刀,这句话也能用在水的净化上。

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  最后要解答的问题就是RO反渗透净水器为什么会产生废水。这一点就与半透膜拦截高浓度侧的盐分有关,前面说过无法通过半透膜的盐分会在高浓度一侧沉积下来,此时为了延长其使用寿命,就需要有一种自清洁方式作用于半透膜高浓度侧的表面,这种清洁方式的载体自然就是每时每刻都在净水器中存在着的水了,在使用者打开净水器龙头时,净化过程与流动的水冲刷半透膜表面的清洁过程同时进行,堆积的盐分就这样与一部分水排出成为废水。这些含盐量较高的水虽然不能喝,但也经过了半透膜之前多种滤芯的基础净化,可利用的场景也有不少,所以并不算特别浪费水资源。

  虽说如此,对纯废水比的提升也是近年来RO反渗透净水器厂商研发的热门,从早期的1:3到1:1,再到现在一些产品能够做到的3:1纯废水比,大大提升了水资源的利用率,降低用水成本的同时也算是为我们生存的环境作出了贡献。一部分厂商例如云米的产品通过配备主副双RO反渗透膜来获得这一效果,将主RO反渗透膜产生的废水再通过一次副膜,既提升了纯废水比,也降低了单RO反渗透膜的压力,延长了使用寿命。

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