反渗透膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能在外加压力作用下使水溶液某一些组分选择性透过，从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。反渗透膜是反渗透过程的心脏，在一定意义上说，反渗透系统质量的优劣、水平的高低关键在于反渗透膜性能的好坏。理想的反渗透膜必须具备应用上的可靠性和规模上的经济性，其特性应是对水的渗透性大，脱盐率高；有较好的强度和坚实程度；结构均匀；能适应较大的压力、温度和水质变化；具有好的耐温、耐酸碱、耐氧化、耐水解和耐生物污染侵蚀性能；稳定性好，使用寿命长；价格便宜，原料充足。
（一）膜材料
常见的反渗透膜材料主要有醋酸纤维素和聚酰胺两大类。
1.醋酸纤维素膜（CA）
醋酸纤维素为疏松的白色小粒或纤维碎粉状物，无嗅、无味、无毒，对光稳定，吸湿性强。醋酸纤维素的密度为1.28～1.31g/cm3，抗张强度为48～113MPa。CA膜是以二醋酸纤维素和三醋酸纤维素及两者混合物为原料，经调制铸膜液、铸膜液刮平、溶剂（乙醇或乙醚）挥发、凝胶固化、热处理等多道工序制成，制得的成品膜厚约100μm，包括致密表层（0.2μm）及多孔支撑层。醋酸纤维素膜的特点是化学稳定性较差，易水解，膜性能衰减较快，操作压力较高；但有一定的抗氧化性，膜表面光洁，不易发生结垢和污染。
2.芳香族聚酰胺类复合膜（TFC）
这种材料具有优良的物化稳定性，耐强碱、耐油脂、耐有机溶剂、机械强度极好（拉伸强度可达120MPa）、吸湿性低、耐高温、耐日光性能优良，但耐酸性和耐氯性较差，溶解性能不好，一般只溶于硫酸。最常用的有芳香族聚酰胺复合膜和芳香族聚酰胺中空纤维膜。薄膜复合膜是将完全不同的材料浇铸在一多孔聚砜支撑层上，由于这两层材料不同，所以复合膜不易被压密。TFC膜具有化学稳定性好，耐生物降解、操作压力低、高脱盐率、高通量等优点；但TFC膜不耐氯及其他氧化剂，抗污染和抗结垢的性能较差。
复合膜与醋酸纤维素膜相比有如下优点。
（1）化学稳定性好。醋酸纤维素膜不可避免地会发生水解，醋酸纤维素膜连续运行允许的pH值范围为4～6，清洗时允许的pH值范围为3～7，pH值为5.7时水解速度最慢，这就导致前处理时加酸量大，清洗时可选用的药品范围窄，不易获得满意的清洗效果。复合膜连续运行的pH值范围一般为2～11，清洗时允许的pH值范围一般为1～12。
（2）生物稳定性好。复合膜不易受到微生物侵袭，而醋酸纤维素膜易受到微生物侵袭。
（3）复合膜的传输性能好，即Kω（透水系数）大而Ks（透盐系数）小。
（4）复合膜在运行中不会被压紧，因此产水量不随使用时间而改变，而醋酸纤维素膜在运行中会被压紧，因而产水量不断下降。
（5）复合膜的脱盐率基本不随使用时间而改变，而醋酸纤维素膜由于不可避免的水解，脱盐率会不断下降。(www.xing528.com)
（6）复合膜由于Kω大，其工作压力低，反渗透给水泵用电量与醋酸纤维素膜相比减少了一半以上。
（7）醋酸纤维素膜的寿命一般仅为3年，而复合膜有些已使用5年或8年，性能仍完好如初。复合膜的缺点是抗氧化性较差。
（二）膜形态
反渗透膜是反渗透技术的核心。反渗透膜的形态决定了分离机理，从而也解决了其应用。反渗透膜从形态上大体可以分为对称膜、非对称膜和复合膜。反渗透膜形态对膜分离性能具有很大的影响。
1.对称膜
对称膜分为致密膜和多孔膜，它在膜的截面方向结构是均匀的，即在整个膜的厚度上具有相同的特性，如微孔数量、孔径大小相等，正反面具有相同的效应，也称各向同性膜。对称膜的厚度一般在10～200μm之间，传质阻力由膜的总厚度决定，降低膜的厚度可提高渗透速率。致密膜又称均质膜，是一种均匀致密的薄膜，一般由溶剂浇铸法和熔压法制得。多孔膜包括大多数的微孔膜和核径迹膜。微孔膜内含有相互交联的孔道，这些孔道曲曲折折，膜孔大小分布范围宽，采用延伸法制备。核径迹膜是以10～15μm的致密塑料薄膜为原料，先用反应堆产生的裂变碎片或高能加速器中的高能粒子轰击，穿透薄膜而产生损伤的痕迹，然后在一定温度下用化学试剂侵蚀而成一定尺寸的孔。该膜的特点是孔直而短，孔径分布均匀，但开孔率低。
对称膜的总体特性是传质阻力大，透过量低，并且容易污染，清洗困难。
2.非对称膜
非对称膜是使用最广泛的一种分离膜，它在整个膜的厚度上的特性是变化的，不再像对称膜那样具有相同的微孔数量和孔径大小，也称各向异性膜。它一般是由一层极薄（厚度在几纳米至几微米）的致密表面分离层，或具有一定孔径的细孔表面分离层和一层较厚（约50～150μm）的具有海绵状或指状结构的多孔支撑层组成，支撑层和分离层为同一种材料。分离层主要起分离作用，孔径大小和分离层的性质决定了分离特性，而厚度主要决定传递速度。多孔支撑层主要起支撑表面活性层的作用，使膜具有必要的机械强度。因此这种膜具有物质分离最基本的两种性质，即高传质速率和良好的机械强度，而且被脱除的物质大都在其表面，易于清除，克服了以往用对称膜分离物质时因膜的分离通量小而难以实际应用的困难。非对称反渗透膜一般由相转化法制得，又称相转化膜，其表面分离层与支撑层为同一材料，通过相转化过程形成非对称结构。
3.复合膜
与非对称膜相比，复合膜的支撑层和分离层分开制备，即通过复合浇铸、界面聚合、等离子聚合、原位聚合等方法使选择性膜层（活性膜层）沉积于具有高孔隙率的基膜（支撑层）表面上，就像非对称膜的连续性分离层，只是表层与底层是不同的材料，材料可以针对不同的要求进行优化，使膜整体性能（如通量、力学性能、稳定性）达到最优。复合膜的性能不仅取决于有选择性的表面分离层，而且受支撑的多孔膜结构、孔径、孔分布和开孔率的影响。多孔膜结构的孔隙率越大，使膜表层与支撑层接触最小，有益于物质传递。由于聚砜的化学性质稳定、力学性能良好，一般常作多孔支撑。
反渗透膜一般采用复合膜，其中起分离作用的分离层对分离膜性能起决定性影响，主要表现为：①分离层越薄，膜的透过通量越大，反渗透膜的透过通量与分离层厚度成反比；②分离层如果属于多孔性的，则孔隙率越大，膜的透过通量越大；③分离层上孔分布越窄，分离产品的纯度就越高。分离层不允许有大孔存在，这种大孔会使被分离物质从这里集中通过，使分离效率大大降低。支撑层的孔径大、孔隙率高也使膜的透过通量有所提高；支撑层中的孔越小，膜的耐压性越好；孔与分离层垂直比与平行的耐压性强。性能优良的反渗透复合膜其超薄分离层（即脱盐层）材料都选用芳香氮高分子。
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