浓差极化

① 膜分离过程中的一种现象，会降低透水率，是一个可逆过程。是指在超滤过程中，由于水透过膜而使膜表面的溶质浓度增加，在浓度梯度作用下，溶质与水以相反方向向本体溶液扩散，在达到平衡状态时，膜表面形成一溶质浓度分布边界层，它对水的透过起着阻碍作用。

② 电流通过电池或电解池时，如整个电极过程为电解质的扩散和对流等过程所控制，则在两极附近的电解质浓度与溶液本体就有差异，使阳极和阴极的电极电位与平衡电极电位发生偏离，这种现象称为“浓差极化”。

浓差极化是指，当水透过膜并截留盐时，在膜表面会形成一个流速非常低的边界

层，边界层中的盐浓度比进水本体溶液盐浓度高，这种盐浓度在膜面增加的现象叫做

浓差极化。浓差极化会使实际的产水通量和脱盐率低于理论估算值。浓差极化效应如

下：

膜表面上的渗透压比本体溶液中高，从而降低NDP；

降低水通量（Qw）；

增加透盐量（Qs）；

增加难溶盐的浓度，超过其溶度积并结垢。

浓差极化因子（β）被定义为膜表面盐浓度（Cs）与本体溶液盐浓度（Cb）的比

值：

那么哪些参数会影响浓差极化因子（β）呢？通常产水通量的增加会增加边界层

的盐浓度，从而增加Cs；而给水流量的增加会增大膜表面流速，削减边界层的厚度。

因此 β 值与产水流量（Qp）成正比，与平均进水流量（Qfavg）成反比：

式中：Kp —— 比例常数，其值取决于反渗透系统的构成方式。平均进水流量采用进

水量和浓缩液流量的算术平均值，β 值可以进一步表达为膜元件透过液回收率的函数：

美国海德能公司推荐的一级反渗透系统浓差极化因子极限值为1.20，对于一支40

英寸长的膜元件来说，大约相当于18 %的回收率。对于双级反渗透系统的第二级，由

于其进水含盐量已经显著降低，因此其 β 值可以适当放宽到1.40，在某些情况下可以

容忍到1.70。