长沙反渗透

顾名思义，反渗透是相对于渗透（Osmosis）而言的，指的是渗透现象的逆过程。无论渗透过程还是反渗透过程，其核心都是一张半透膜。所谓半透，简单说就是水能透过，而溶解在水中的盐或其它溶质则不能透过。如果一张半透膜两侧溶液中的溶质浓度不一致，水分子就会自发地从低浓度侧透过膜进入到高浓度侧，直至膜两侧溶液浓度一致，或者在膜的高浓度侧由于水位升高等原因对低浓度侧建立起一定的净压差。这就是渗透现象，这个净压差就是渗透压。

我们知道，医生给病人输液时经常使用生理盐水，它是浓度为0.9%的氯化钠水溶液。这个浓度与人的体液浓度相当，因此后不会因在细胞膜两侧发生显著的渗透现象而对人体造成伤害。渗透现象虽然在我们的身体内每天都在发生，但直到1748年才被法国物理学家诺莱（Jean-Antoine Nollet）从科学角度**次发现。

诺莱是个热爱科学的大人物，据说还给路易十五演示过莱顿瓶放电实验。他采用猪膀胱作为半透膜，将两种不同浓度的乙醇水溶液隔开，从而通过实验观察到了渗透现象。1886年，一位荷兰科学家通过总结实验数据，提出了稀溶液的渗透压计算公司。如果你学过物理化学，你也许还记得，这个人叫范特霍夫（Van‘t Hoff）。

1950年代，肯尼迪**为了解决美国一些干旱地区的水资源短缺问题，以及全国性过度使用地下水的问题，开始寄希望于海水淡化。1952年，美国国会通过盐水转化法案（Saline Water Conversion Act）。1953年，开始资助脱盐技术研究，尽管当年经费只有17.5万美元。1955年，美国内务部专门设立了盐水办公室（Office of Saline Water，OSW），以统筹各种海水淡化技术的研究。1970年，OSW的年度经费已增至约2600万美元。

1949年，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的哈斯勒（erald Hassler）等人较早启动了膜脱盐研究。1950年，哈斯勒在UCLA的一份内部报告中描述了“盐排斥渗透膜”（Salt Repellin Osmotic Membrane）的概念，但其后续研究有点跑偏。1956年8月，哈斯勒在另一份UCLA内部报告中首先创造了“Reverse Osmosis”一词。

1954年前后，弗罗里达大学瑞德（Charles Reid）教授的团队在OSW的资助下也开始研究脱盐渗透膜。他们评价了许多从市场上找到的商业薄膜，发现醋酸纤维素膜具有良好的半透性，盐截留率大于99%，水渗透系数为0.00012m3/m2·d·atm。尽管膜的透水性较现代商业膜低两个数量级以上，毫无商业价值，但他们**次使用人工合成膜实验验证了压力驱动的反渗透膜脱盐概念。1957年4月，瑞德和他的同事布勒东（E. J. Breton）在给OSW的一份报告中使用了“RO”一词。

有意思的是，在那个没有互联网和朋友圈的年代，尽管这两所大学都在研究脱盐膜，但互相并不知情，直到1957年11月，他们在OSW组织的一次研讨会上相遇。

接下来的问题是，如何大幅提高膜的透水率，以获得实用价值呢？