对现有RO膜循环系统与结构优化方向的综述★

周祎明，谢昕邑，吴 燕

(西华大学,四川 成都 610039)

反渗透膜的理论最早可追溯至1748年,Nollet发现渗透现象,但直至1960年醋酸纤维素反渗透膜才得以首次制出,并在20世纪80年代初,它开始被运用于生产高品质的超纯水与饮料,于90年代才真正广泛应用于水处理行业。再次经过数十年的研究发展,目前反渗透膜已被全面普及应用于城市污水处理[1]、海水淡化等各类水处理行业,该技术在当前国内的各项膜分离技术中趋于成熟、普及广泛,高效、绿色、清洁,是当前水处理领域最为先进的处理技术之一。但如今的反渗透膜使用数量巨大,其回收处理技术存在的一定缺陷决定了其在效率、效益及环境影响方面还存有较大的可提升、可优化空间。

1 微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)以及反渗透膜(RO)基本原理及特点

1.1 微滤膜(Microfiltration Membranes,MF)

微滤即微孔过滤,此方法开发时间最早,过滤精度一般为0.1 μm～50 μm。大致工作原理为:原水进入微滤膜后,因静压差的作用,水溶剂可通过微滤膜上的细小微孔向滤膜的低压侧流动,而大于滤膜微孔的不可溶微粒则被滤膜截留,从而使得原水中微粒与溶剂分离。混合滤膜过滤是目前市面上最常使用的微滤膜之一,常见的PP滤芯、陶瓷滤芯等都属于微滤膜的范畴。微滤膜的孔径相较于其他滤膜而言较大,其通常用于过滤水中的泥沙、铁锈及大尺寸胶体等不可溶大颗粒杂质,因其精度较小,不能去除水中存在的细菌等其他极其微小的有害物质。微滤膜根据其制作材料一般可分为无机膜与有机高分子膜,根据作用对象又可分为水系微滤膜、有机系微滤膜及混合滤膜过滤。水系滤膜的材料一般包括:醋酸纤维素、硝酸纤维素、混酯膜再生纤维素、聚醚砜等;常用有机系滤膜的材料常包括:聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯等;混合滤膜材料一般范围较广,主要有:尼龙、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯。

1.2 超滤膜(Ultra-filtration Membranes,UF)

超滤因其发明之初过滤精度远超于滤纸,故称之为超滤。过滤精度通常小于0.1 μm。超滤膜系统的工作原理与微滤较相似,同样以滤膜膜丝为过滤介质,以滤膜两侧的压力差作为溶液流动的驱动力,利用过滤介质对溶液中的不可溶溶质与溶剂进行分离。但超滤膜的过滤精度较微滤膜高,该滤膜无法阻流溶液中的溶剂及无机盐等小分子类有机物,而对溶液中存在的固体悬浮物、胶体、微生物以及蛋白质等大分子类物质具备较高阻隔率。超滤过滤膜的孔径大小与截留分子量的范围定义界限长期以来都存在模糊性与争议,现较为普及与人们普遍接受的超滤膜过滤孔径在0.001 μm～0.1 μm之间,截留分子量为1 000 Dalton～1 000 000 Dalton。超滤膜不仅能够过滤截留水中的铁锈、泥沙、固体悬浮物、胶体等大颗粒杂质,还能对水中存在的细菌等有害物质进行有效脱除。其通常使用的制作材料主要包括:醋酸纤维素、聚乙烯、聚砜及聚酰胺等高分子材料。

1.3 纳滤膜(Nanofiltration Membranes,NF)

纳滤是一种创新型分子级膜分离技术,目前全球膜分离技术科学研究领域的焦点之一。其滤膜的过滤精度达到0.001 μm,膜孔直径在1 nm以上,通常位于1 nm～2 nm之间,故称之为纳米级滤,即纳滤;RO膜精度极高,几乎能够阻隔溶液中所存在的所有溶质。纳滤膜的滤水性能则恰好介于RO膜与UF膜之间,特别的,纳滤膜只对溶液中部分特定的溶质具备较高脱除率,例如其常常应用于去除溶液中的部分低价离子、Mn≥200的有机物等。纳滤膜所具备的最大特征——膜本体带有电荷,使得它在较低压力(仅约0.5 MPa)下仍对溶液中的无机盐具有较高的脱除性能,也使NF膜在运行成本上相较其他类型滤膜而言颇为低廉。纳滤膜通常采用聚酰胺材质制成。

1.4 反渗透膜(Reverse Osmosis Membrane,RO)

反渗透膜同样是一种利用膜两侧压力差为推动力使溶剂从溶液中分离出来的膜技术。反渗透膜的孔径在0.1 nm～0.7 nm之间,截留大于0.000 1 μm的物质,过滤精度为0.000 4 μm。在工艺使用过程中常通过使用泵机组于滤膜两侧制造压差,当一侧的压力超过溶剂的渗透压时,溶剂就会按自然渗透的反方向进行渗透。渗透液,即透过膜的溶剂从膜的低压一侧产出,溶质浓度较高的溶液,即浓缩液则从滤膜高压一侧产出,故将此膜称之为反渗透膜。RO膜的水处理性能相比UF膜和NF膜更加优秀,反渗透滤膜技术中,滤膜是核心元件,通常使用非对称膜或复合膜,根据合成膜材料的不同,又可分为:醋酸纤维膜、聚酷胺膜、聚本病咪膜等,简言之,其通常使用醋酸纤维素、聚酰胺或者使用两种以上的材质制成。

2 目前反渗透膜降级使用的常用方法

由第一段的材料内容我们能清楚得知:四种滤膜在运行的基本原理、膜的制作材料上有着极其相似的特点,但它们在运行压力上:反渗透膜通常在12 bar～70 bar之间,超滤膜一般在1 bar～7 bar的运行压力下工作,纳滤膜的运行压力一般3.5 bar～30 bar,微滤膜的运行压力一般为0.7 bar～7 bar。(1 bar=100 kPa),即反渗透膜>纳滤膜>超滤膜>微滤膜;在孔径大小上:则与之相反,反渗透膜<纳滤膜<超滤膜<微滤膜(见图1)。

由此可见,反渗透膜作为运行压力最大,孔径范围最小的最高精度膜材料是能够在一定条件下转化或直接降级作为过滤精度相对较小的MF,UF,NF等膜材料再次使用的。当前市场中的RO膜通常使用以下两种降级方法:直接清洗再利用、化学改性再利用。

2.1 直接清洗再利用

直接清洗再利用指:废旧的RO等高精度滤膜在不施用改性处理的前提下通过物理或化学清洗的方法有效去除滤膜中大部分污垢后,直接作为NF等过滤精度相对较低的滤膜进行再利用。法国曾有一项实验研究表明,废旧反渗透元件在不经处理条件下的性能与纳滤膜极为相似:随使用时间的推移,反渗透膜元件的净化效率逐渐降低,纯水通量[2]由1.0 L/(m2·h·bar) 增加至2.1 L/(m2·h·bar),脱盐率更是由 90%以上下降至35%～50%;而澳大利亚的一项更深入的研究实验则发现:对比已使用的废旧RO膜元件与NF新膜的性能,与法国实验结果类似。由此而见,RO膜的使用能够极其有效地提升水质,特别适合于需要较高精确控制的净水情况。因此,即使RO膜没有进行任何特殊的改性处理,这种膜仍能够被广泛地应用于需要相对较小精确控制的净水情况,例如苦咸水的净化处理、海水的预处理净化以及咸水的选择性去矿化等领域。尽管废弃的RO膜没有经历任何额外的改造就能被重新应用看上去并不可靠,但这种方法在理论上、在理想状态中是可行且环保的。由此,为了确保RO膜降级再利用在实际运用情况中的可靠性,在实施应用之前必须对它们的表面物理情况、实际分离性能和化学组成成分等结构与功效进行全面的测试,而非仅仅依靠简单的清洁和修复手段。当前,用于测试滤膜完整性的技术主要分为两种:一种是直接测试,另一种则采用了较先进的技术进行间接测试。其中,前者更加直接明了,如压力衰减、扩散气流、真空衰减以及声学测试,而后者相对较复杂,需要更多的专业知识和技术支持通过检测所预设的产出水的某一特定参数如粒子计数、浊度、粉状活性炭等,以此参数来表示该滤膜的完整性。Will Lawler等[3]曾创新出另一种废旧RO膜的直接再利用方式——多膜混合系统。多膜混合系统简言之则是指:同时将不同性能(使用程度、老化程度)的RO膜元件使用于一个压力容器中,具体而言即同时在系统的上、下游部分分别使用脱盐率、产水率、过滤精度等性能情况不同的滤膜,如图2所示。这种设计能够将废旧RO膜再次利用,减少新膜的使用及其损耗从而实现在降低系统整体工作压力要求的同时降低工作能耗,并保护新膜免于直接受到较为严重的污染。老化、废旧的RO膜在一定条件下都可直接于该设计中进行再次利用。我们对于RO膜中多层嵌套式的结构改进可以说与之原理较相似,即在总体提高滤水效率的前提下,最大化再利用老化程度不尽相同的废旧RO膜,并提高RO膜氧化降级的转化效率。

2.2 化学改性再利用

化学改性再利用是指化学改性处理老化、废旧的反渗透膜,将滤膜部分或全部活性层去除后降级改用作微滤、超滤和纳滤膜等其他过滤精度相对较低的多孔材料。当前,大部分应用于反渗透的是聚酰胺(PA)复合膜,这种复合膜的特殊结构可以通过氧化剂来降解,这样可以显著地影响滤膜的外观、特征以及它们的性能。对于聚酰胺功能活性层而言,使用氧化剂降解此活性层将导致整个滤膜的形态和性能都随之发生改变,使其在滤水功能上表现出与微滤/超滤/纳滤膜极其相似的性质与性能。需注意,原本废旧反渗透膜的性能状态、循环利用时的具体水质等多重因素综合决定了最终降级转化的多孔滤膜材料。研究人员已经能够通过改进界面聚合工艺来获得更好的防污膜性能。根据Zou等的研究,在界面聚合过程中,聚酷胺薄膜生长并作为两种单体传质的障碍,这种屏障会抑制两种单体之间的完全反应,使活性皮肤层表面出现过量未反应的多官能团酸性氯基团。因此,必然会形成过量的未反应薄膜层,沿着这一研究方向,他们在活性皮肤层中加入了多功能胺单体,与表面存在的未反应的酷氯基团发生反应。据报道,他们获得了表面光滑、防污性能相对较好的RO膜,通过研究含有更多官能团的新单体,膜表面性能的改善也满足了标准要求。此外,将活性有机改性剂加入到常用的TMC或MPD溶液中,以便将其引入功能屏障层。Kang等在他们的综述中给出了一个详尽的表格,总结了迄今为止研究的新型单体和改性剂。防污RO膜的另一个重要发展是将纳米级无机颗粒掺入膜中。在膜合成中使用纳米颗粒可以通过降低膜污染程度来提高膜的性能,2005年Hoek等首次介绍并申请了通过界面聚合制备建膜纳米复合反渗透膜的专利。本专利描述了沸石a-聚酷胺纳米复合膜的制备。为此,将沸石A(ZA)纳米颗粒加入到tmc-己烷溶液中,并对得到的悬浮液进行超声波处理1 h,以确保ZA纳米颗粒的良好分散然后将zatmc-己烷溶液浇筑在mpd-水浸UF载体上,通过界面聚合形成一层薄膜。反应1 min后,倒出TMC溶液,然后用去离子水冲洗得到的膜。在Hoek的工作之后,人们对薄膜纳米复合膜的制备进行了广泛的研究,目的是提高膜的整体工艺性能。常用的纳米颗粒有TiO2、沸石、Si和银纳米颗粒。薄膜纳米复合膜的制备可分为三大类米颗粒通过界面聚合过程包含在RO膜的薄膜层中纳米颗粒通过浸没沉淀过程包含在膜聚硕亚层中[25331:iii)纳米颗粒同时包含在膜亚层和薄膜层中。有趣的是,纳米增强膜也被商业化制造。例如,薄膜制造商NanoH20向市场推出了QuantumFlux薄膜纳米复合(TFN)膜,将良性纳米材料纳入其专利薄膜层中。该公司报告称,与传统薄膜RO膜相比,其渗透率提高了50%～100%。遵循同样的趋势(为了增强表面亲水性以及降低表面粗糙度),许多研究的重点都集中在导电膜的化学或物理表面改性上。3 000×放大倍数下的扫描电镜图像见图3。

连冠楠、Rodriguez,Ambros等[4]通过不同氧化剂氧化降级实验不断证明了化学改性降级使用的可行性与优势。其生产的再生膜除了可继续用于过滤废水外,还可运用其组成材料制成土工织物、鼠标垫、保护网和家庭厨房芳香墙等生活日用品与建筑材料。而经过Veza和黄延平等对滤膜的氧化降级深入的研究实验发现,KMnO4是对废旧RO膜进行氧化处理时转化效果最好的氧化剂,但通过此法转化产出的再生膜依旧存在着易被污染,污染周期较短且工作压力要求较高等缺陷。对NaClO氯化废旧RO膜的实验,则发现通过氯化降级后的再生膜也能够与纳滤膜在通量、脱盐率、离子选择性等滤水性能上基本持平。但仅通过部分或完全去除活性层产生的再生膜普遍存在膜表面粗糙,易吸附污染物,常需高频率清洗进而导致其使用寿命大幅降低的缺陷。针对RO膜的再生技术存在的使用寿命问题,一些科学家正在努力探索有效的技术手段,包括实施精确的清洁、改性再生等步骤,并且采取了一系列措施,如采用涂覆技术,将膜表层的活性成分进行有效的降解,可以显著提高膜的性能及寿命。通过多次试验,覃浩律等人发现:将NaClO氧化处理过的废弃、衰退的RO膜,然后通过添加氨水以及甲基AA羟乙酯和AA作为膜表面活性剂,并在其中反复浸渍,可以显著改善膜的光洁度,增强其耐腐蚀性,同时也显著减少了清洁的次数以及困难程度。研究人员Moradi等人的研究显示,将经过改良的膜作为基础,采用沉淀聚合技术制备的NF膜具有良好的性能和稳定性,远超市面上的NF膜。此外,将废弃的RO膜经过改造,变换成具有多种功能的膜,不仅有利于节省原始资源,还有助于减少能源消耗,并且有助于改善过滤效果,其应用非常广泛,表1则简单的总结了当下废旧RO膜化学氧化降级为其他多孔材料的普遍方法。

表1 废旧反渗透膜转换成其他多孔膜的操作情况

3 现有RO膜的组成结构和主要缺陷以及改善方法

3.1 现有RO膜组成结构及主要存在缺陷

随着技术的进步,膜技术已被广泛应用于各种工业领域,包括水处理、气体分离、化学和制药、食品和饮料、血液透析、纺织加工等。在水处理领域,膜技术在促进安全饮用水供应、废水回用、海水淡化和环境保护方面发挥着关键作用[5]。膜技术与传统技术相比有几个关键优势。膜基分离具有选择性强、设备简单、结构紧凑等特点。在安装和操作方面,它也具有很强的适应性和灵活性。但膜元件的寿命有限,对于反渗透膜,通常是3 a～7 a,而对于MF和UF膜,通常是7 a～10 a。据数据统计,全球每年10.16 cm和20.32 cm的RO膜元件销量约80万支,自2016年以来每年废弃膜的数量超过840 000个(约合14 000 t)且仍然在不断增长,因此如何处理如此数量的磨损反渗透膜成为了世界各国重视的一个问题。如今反渗透膜中的污垢可由许多常见的污秽剂堆积,如无机盐、 有机质和生物膜和粪便等,在预处理无效或规模抑制无效的膜系统中通常存在的问题。污染物的常年的积累通常会导致产量减少和水质下降。此外,污染现象通过恶化膜的性能,增加了操作和维护成本,并使流量下降且最终缩短了RO膜的使用寿命。直接回收不会干扰组件结构,但作用于寿命终止的RO膜的活性层(聚酷胺)[6]。聚酷胺对氧化剂的低耐受性可以被利用来改变膜的形态和性能。因此,通过化学改性对膜进行直接回收正引起学术界和工业界的兴趣:在出现严重的膜污染的情况下,需对受污染的膜元件进行调查,这种技术通常被称为“膜解剖”。当污垢的成分十分复杂,且不了解污染的来源和主要的组分时,膜解剖是一种有用的应对方法,材料在膜表面或目前废弃反渗透膜有三种主流的处理方法:固体废置物处置,修复再利用与降级用作其他膜材料,而这三者中固体废置物处置法会造成生态环境的污染,修复再利用处理则会导致资源上的浪费与不可避免的成本提升。目前能够同时保证环保和资源利用率的最佳方案以及研究热点便是高级膜的降级使用,膜的降级使用中对RO膜的处理在上文已经描述,但降级使用同样存在缺点,即:降级使用的普遍处理方法为氧化降级,其存在着氧化时间过长、氧化效果效率较低、氧化机理不明确等问题,且难以快速投入下级使用。目前螺旋卷式结构是市面中使用率最高的RO膜元件结构,它通常是多叶膜袋构成,多叶膜袋则由多个单叶膜袋组合而成。单叶膜袋主要包含:两片不对称膜片、膜片间的产品流道、膜表面的湍流网格状进水流道三大主要结构。通常对螺旋卷式结构中膜袋的三边使用胶黏剂密封,而将第四边于多孔的产水收集管内开口。螺旋卷式结构与其他:如管式、板式和中空纤维式元件结构相较而言,具有水流分布均匀、耐污染程度高、更换费用低、外部管路简单、易于清洗维护保养和设计自由度大等优点,所以成为了目前膜元件结构的主流形式。但相应的,其拆卸与安装的不便捷、降级使用的氧化时间过长是它现存主要的缺点。

3.2 改善现有RO膜缺陷的一些具体方法

1)采用新型RO膜的纳米复合材料。科学界已经证明,如果RO膜使用高渗透性的膜材料,即使处理污水时的通道增加,可以进一步降低淡化水的成本,采用高渗透性的RO膜纳米复合材料可以通过在RO膜表面形成的薄膜纳米复合膜中适当加入纳米颗粒,并将其与当前高水通量的料垫片来提高RO膜的总体通透性[7]。总的来说,这种纳米复合新材料提高了水通量,同时进一步提升了RO膜的性能,同时也改善了在处理污水时对污物和杂质的截留率。纳米复合膜的性能已经超过了过去十几年来基于RO膜使用的标准化聚合物化学的现有商业产品,采用它能够有效改善现有RO膜的部分性能。

2)采用大直径螺旋缠绕元件。20.32 cm膜元件已成为海水淡化和水回收中RO和纳滤元件的工业标准尺寸。然而,在大型RO膜工厂中,20.32 cm直径规格膜的经济效益很差,因为元件、PV、管道和连接的数量必须与流量的增加成正比,大直径螺旋缠绕模块可以显著降低RO膜在工厂中生产时的磨损,能够进一步提升单个RO膜的生命周期和降低制造单个RO膜的成本。考虑到成本节约与更高的模块和PV相关的额外风险之间的权衡,40.64 cm的RO膜螺旋缠绕原件是最佳直径。上述直径允许膜的有效面积和组件的生产力增加到常规20.32 cm元件的4.3倍。举一个典型的例子,一个典型的3 789 m3/d的20.32 cm元件系统将使用25个PV机和175个元件,而一个类似的45.72 cm元件系统只使用5个PV机和25个元件。O形环元件的数量相比前者减少了14倍,这显著降低了由于O形环故障而停机的风险。45.72 cm系统的占地面积约为20.32 cm系统的50%,这减少了建筑尺寸,从而减少了与项目相关的民事成本。此外,减少连接数量和膜架的尺寸可以额外节省一些成本。补充一点,成本节约往往是随项目的需求而动态改变的,需要根据具体情况进行评估,预计对于典型的水处理系统,如半咸水反水系统,使用45.72 cm元件,膜架上的材料成本节约相比于20.32 cm元件的成本要少15%左右。

3)采用高效率的能源回收装置以及合理选择回收方式。在海水淡化厂使用时所念压力交换系统后,该技术的成熟使海水淡化过程的能耗稳定降低,同时如果采用高效率的能源回收装置,能够实现更高的效率并延长设备使用寿命。塑料固体废物的处理和回收方式可分为四类,初级(再挤压)、二级(机械)、三级(化学)和四级(能量回收)。一次回收通常是在制造工厂内通过重新引入干净的废料回到挤压循环。一般来说,该工艺不能应用于脏废物,如使用甚至清洗后的RO膜元件,因为回收材料预计不能满足要求的质量。虽然所讨论的过程中只有相对较少的数量直接适用于反渗透膜的回收,但评估其有效性是研究所有回收机会过程中的一个重要步骤。在机械回收过程中,塑料被物理磨成合适的尺寸,与污染物分离、清洗,然后用作生产新产品的原料。尽管机械回收技术已取得一定的进展,但由于不相溶或不相容的聚合物会影响其机械性能,因此,要想实现经济可行的机械回收,就必须采取有效的措施,如建立大规模、均匀的单聚合物塑料废物处理系统。因此,为了在经济上实现机械回收,具备有大量清洁和均匀单聚合物塑料废物流是很重要的。化学(或原料)回收,是一种将塑料材料分解成更小分子的过程,作为石化过程的原料,使用创建聚合物链的方法,如解聚和降解。聚酯材料(如在渗透间隔和膜片的成分)适用于化学循环过程,水解用于逆转用于制造聚合物的缩聚反应,加入水引起分解。化学回收通常不能与受污染的材料一起使用,虽然比机械和初级回收更昂贵和复杂,但其主要优点是预处理使用有限的异质聚合物可以加工。化学回收工艺是为单个材料量身定制的,并需要进一步的分类,以确定这一途径是否适合反渗透膜模块的回收。塑料回收的最后一类是能量回收和热加工,它可以定义为将固体废物转化为二级产品,释放热能。工业中常用的热处理主要类别包括焚烧、热解或缺氧热处理,气化是在有限空气的部分燃烧产生气体,催化转化为燃油。在环境方面,气化和热解比简单的焚烧具有优势,因为它们产生更少的排放,减少废物残留物,并增加能源回收效率。最重要的是,这些工艺可以用于混合组分的废物。

4)采用低生物污染进料间隔剂。RO膜的性能也可以通过使用特殊的进料垫片来提高,从而最大限度地减少元件上的压力。这些垫片比传统的垫片具有更大的进料通道开放横截面,能够降低压力来达成更有效的清洗。新型隔片膜的水动力条件与标准隔片膜的水动力条件不同,这些流动条件减少了生物污染过程。大多数RO螺旋缠绕元件中使用的进给垫片厚度在0.66 mm～0.86 mm之间。普遍而言,这些低生物污染进料间隔剂由聚烯烃材料制成,能够灵活应对水处理过程中的不同pH情况。

5)采用八元压力容器。八元压力容器能够降低功耗和系统成本,能将RO膜的设计过渡到单级配置,并增加了每个PV的元件数量。目前大多数系统设计是七元RO机架,回收率为40%～45%。一些容量非常大的系统采用8元PV设计和运行,系统恢复率提高到50%以上。一个例子是位于塞浦路斯的54 000 m/d的拉纳卡SWRO工厂,该工厂首次使用了八元素配置,五个RO机架的容量9 000 m3/d,每个机架有120个PV,每个配置8个膜。每个PV增加的元件数量有明显的成本优势。使用六单元PV的RO系统将比使用相同膜面积但配置八单元PV的系统多需要34%的PV。在过去,八元单通的配置受到批评,因为它导致水通量分布不均匀:铅元素在非常高的通量下运行,这可能导致过度的毛糙。然而,如果检查进料盐度和压力分布,很明显能看出在单级系统中,铅和尾位置之间的水通量差低于在相同回收率下运行的两级系统。目前八元PV的运行结果表明,大型SWRC工厂(如佛罗里达州的拉纳卡、坦帕、以色列的Ashkelon和西班牙的Escombreras)的性能十分稳定,证明了这种设计方法的正确性。

4 多层嵌套式RO膜高效降级再生元件相对于现有RO膜的优化方向及结论

本文着重于RO膜装置内膜元件多叶膜袋优化:即将原有RO膜装置内膜元件仅有的单层高品质多叶膜袋,改装为含有多层高品质可拆卸多叶膜袋,多层多叶膜袋之间,外层多叶膜袋含有项链阻隔层,以起到对内层多页膜袋的保护作用,在更换拆卸时,阻隔层也能够一并拆卸下来,这样一来能使多叶膜袋可嵌套结构中被替换下来的磨损多叶膜袋提前进入氧化阶段,为降级使用进行处理准备,而嵌套结构中尚未拆卸的内层膜袋能够直接代替已拆卸的多叶膜袋进行正常的使用,此方案相比于现有的处理方案能够显著提升单个RO膜的使用年限,同时可以在一定程度上解决膜的降级使用方法在效率上不足的问题。在本文的新型RO膜的工艺中,上文提到的外层多页膜袋的相连阻隔层将采用主要成分为硅胶的TPU(Thermoplastic polyurethanes)膜,它是一种热可塑性的弹性体,是由含NCO官能基的MDI与含OH官能基的POLYOL,1.4 BG等材料押出混炼而制成,由于弹性好、物性佳、各种机械强度都很好,广泛用于射出、押出、压延及防水场合,造价相对低廉,通过控制变量法,笔者得出多层嵌套式RO膜高效降级再生元件的单个造价虽然高于市面上的普通单层RO膜,但相对于同样层数的单层RO膜的造价更低;经过测试,由于多层嵌套式RO膜高效降级再生元件的每一个外层多页膜袋都含有阻隔层,在处理污水时产生的磨损几乎不会影响到内层的多页膜袋,在该多层嵌套式RO膜高效降级再生元件的外层多页膜袋更换下来之后,经多组实验数据测验:在处理污水时内层多叶膜袋仍然具有崭新单层RO膜97%的性能。综上所述,多层嵌套式RO膜高效降级再生元件能够大大提升造价昂贵的高品质RO膜的多级利用率,让替换下来的磨损多叶膜袋提前进入降级过程前的氧化阶段并能更快衔接上后续的水处理工作,减少资源损耗和成本预算,可以真正做到环保、高效、经济。