我們在日常生活中會接觸到的處理水的裝置與方法有許多,尤其是將自然中的水以及經(jīng)過水廠初步處理的自來水轉(zhuǎn)變?yōu)轱嬘盟倪^程。從煮沸到使用硫酸鋁鉀(明礬)與活性炭等物質(zhì)吸附雜質(zhì),再到經(jīng)過復(fù)合濾芯過濾能夠作為飲用水。同時如果繼續(xù)提高標(biāo)準(zhǔn),以制備純水為最終目標(biāo),那就還存在著蒸餾、ro反滲透、紫外線輻射、去離子交換等技術(shù)步驟的組合。
ro反滲透就是一種隨著半透膜更廣泛的運(yùn)用,從工業(yè)、化學(xué)領(lǐng)域“下放”拓展到家用領(lǐng)域的技術(shù),由此也帶來了與一般過濾式凈水器/飲水機(jī)不同,會產(chǎn)生廢水的ro反滲透凈水器。這兩者的區(qū)別主要在于后者通過ro反滲透技術(shù)的應(yīng)用,在水的凈化能力方面更進(jìn)一步,具備將溶于水的無機(jī)鹽含量減少,產(chǎn)生軟化水的能力。
考慮到常規(guī)濾芯吸附、攔截雜質(zhì)的能力始終有限,半透膜的應(yīng)用可以說使過濾水的技術(shù)前進(jìn)了一大步,此處應(yīng)該簡單介紹一下作為理論基礎(chǔ)的化學(xué)勢與滲透壓。
化學(xué)勢與作為熱力學(xué)強(qiáng)度量的溫度類似,我們知道熱量總是自發(fā)從高溫物體傳向低溫物體,同樣微觀粒子也總是傾向從高化學(xué)勢區(qū)域向低化學(xué)勢區(qū)域轉(zhuǎn)移,表現(xiàn)在一種特定的環(huán)境條件:僅供水分子通過的半透膜兩側(cè)為濃度不同的水溶液時,就是低濃度一側(cè)的水分子向高濃度一側(cè)滲透的趨勢。
但這一趨勢同樣不是永無止境的,一方面隨著水分子的通過,溶液的濃度會實(shí)時變動,另一方面高濃度一側(cè)更多水溶液的量會產(chǎn)生額外的壓強(qiáng),最終會形成一個壓強(qiáng)與化學(xué)勢的平衡狀態(tài),這一阻止水分子從低濃度一側(cè)滲透到高濃度一側(cè),而從高濃度一側(cè)施加的最小額外壓強(qiáng)就是滲透壓。
理解了這一點(diǎn),就能更輕松地理解ro反滲透凈水器的原理:通過泵.html'>增壓泵等人為方式在高濃度水溶液(如自來水)一側(cè)施加更多壓強(qiáng),迫使水分子反過來滲透進(jìn)入低濃度一側(cè),而大部分鹽分無法通過半透膜,僅能在高濃度一側(cè)沉積下來,這樣從低濃度一側(cè)流出的水就是經(jīng)過包括過濾、吸附、軟化等多種凈化步驟,更適合飲用的水。
可能有讀者會問:那么凈水器可以僅使用ro反滲透技術(shù),不再使用常規(guī)濾芯嗎?這一點(diǎn)理論上是可行的,但實(shí)際上不合適,因?yàn)橐环矫婵紤]到雜質(zhì)的尺寸和類型問題,原本在常規(guī)濾芯中可以被阻攔的較大固體雜質(zhì),如果直接隨著水流沖擊在半透膜表面,很可能使其產(chǎn)生損傷,讓單位成本更高的半透膜直接報(bào)廢;另一方面出于對成本與使用壽命的權(quán)衡,原本常規(guī)濾芯的攔截作用的領(lǐng)域就是較大的固體雜質(zhì),也是更為經(jīng)濟(jì)的一種解決方案,經(jīng)過物理、化學(xué)、吸附等方法重重過濾的水,其中在之前的步驟無能為力的微量鹽分再交給半透膜進(jìn)行攔截,這樣才能最大限度延長其使用壽命,減輕用戶的耗材成本負(fù)擔(dān)。古話說殺雞焉用牛刀,這句話也能用在水的凈化上。
最后要解答的問題就是ro反滲透凈水器為什么會產(chǎn)生廢水。這一點(diǎn)就與半透膜攔截高濃度側(cè)的鹽分有關(guān),前面說過無法通過半透膜的鹽分會在高濃度一側(cè)沉積下來,此時為了延長其使用壽命,就需要有一種自清潔方式作用于半透膜高濃度側(cè)的表面,這種清潔方式的載體自然就是每時每刻都在凈水器中存在著的水了,在使用者打開凈水器龍頭時,凈化過程與流動的水沖刷半透膜表面的清潔過程同時進(jìn)行,堆積的鹽分就這樣與一部分水排出成為廢水。這些含鹽量較高的水雖然不能喝,但也經(jīng)過了半透膜之前多種濾芯的基礎(chǔ)凈化,可利用的場景也有不少,所以并不算特別浪費(fèi)水資源。
雖說如此,對純廢水比的提升也是近年來ro反滲透凈水器廠商研發(fā)的熱門,從早期的1:3到1:1,再到現(xiàn)在一些產(chǎn)品能夠做到的3:1純廢水比,大大提升了水資源的利用率,降低用水成本的同時也算是為我們生存的環(huán)境作出了貢獻(xiàn)。一部分廠商例如云米的產(chǎn)品通過配備主副雙ro反滲透膜來獲得這一效果,將主ro反滲透膜產(chǎn)生的廢水再通過一次副膜,既提升了純廢水比,也降低了單ro反滲透膜的壓力,延長了使用壽命。