反滲透膜的孔隙結構對其分離性能至關重要。孔隙一般分為微孔和超微孔兩種：
- 微孔結構：孔徑一般在0.1納米至10納米之間，適用于大分子物質的分離。
- 超微孔結構：孔徑小于0.1納米，具有較高的拒絕性能，適用于小分子物質的分離。
孔隙結構的調控方法包括相分離、拉伸、交聯等，這些方法可以進一步優化膜的分離性能。
反滲透過程中的傳質機理主要包括以下幾種模型：
- 溶解-擴散模型：該模型認為溶質和溶劑都能溶于非多孔膜表面層內，并在化學勢推動下擴散通過膜。這一模型強調了膜材料的溶解度和擴散系數對分離效果的影響。
- 吸附-毛細孔流模型：該模型基于膜對水的吸附，形成一層純水層，在外壓作用下通過膜表面的毛細孔流動，實現分離。
- 氫鍵理論：該理論解釋了水分子與膜材料（如醋酸纖維素）之間的氫鍵作用，以及在壓力作用下水分子如何通過膜的多孔層流出。
反滲透膜的工作原理基于壓力驅動的分離機制。在實際操作中，進水被施加以其滲透壓的壓力，使得水分子能夠克服自然滲透趨勢，從高濃度區域（鹽水側）逆向流動到低濃度區域（淡水側）。這一過程需要的壓力通常在1.5至10.5MPa之間，具體值取決于進水溶液的濃度和膜的特性。
反滲透膜的化學穩定性和耐溫性是其長期穩定運行的保障。耐化學腐蝕性決定了膜在不同水質條件下的適用性，而耐溫性則影響膜在高溫條件下的分離性能和壽命。例如，聚醚酮（PEEK）材料具有的耐化學性和耐溫性，適用于高溫和化學復雜的水質條件。
反滲透膜技術在海水淡化領域占據主導地位。根據國際水資源協會的數據，截至2023年，全球約有30%的海水淡化裝置采用反滲透技術。這項技術能夠有效去除海水中的99%以上的鹽分，為沿海地區提供可靠的淡水資源。例如，以色列的阿什克倫海水淡化廠，日產水量達到3.3×10^5立方米，占以色列全部水需求量的15%，產水成本約為0.53美元/立方米。
在電子、半導體、制藥等行業中，反滲透膜被廣泛用于制備高純度的水。這些行業對水質的要求，反滲透膜能夠有效去除水中的離子、分子、有機膠體和細菌等，確保水質滿足特定工藝需求。據統計，全球工業純水市場規模在2022年達到約120億美元，其中反滲透膜技術占據了主要份額。
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