不知道大家有没有过这样的疑惑，“在二级RO系统中，如果系统给水的电导率在500μS/cm左右，则经过一级RO处理的产水电导率在5μS/cm左右，其脱盐率通常可达99%或更高。而当其进一步通过二级RO处理后，则产水电导率往往很难做到0.5μS/cm或更低，有时甚至能做到1μS/cm左右就不错了，也就是其二级RO的脱盐率普遍只有90%左右，甚至更低”。
这是为什么呢?今天我们就来聊聊有哪些可能影响二级RO“正常发挥”的因素。
一、碳酸盐体系的影响
老生常谈的内容，关于碳酸盐体系对系统产水电导率的影响，及其相关的pH调节等工艺内容，可参看前文《反渗透工艺前后碳酸盐体系平衡微论》。
简单总结一下，就是因为水中随着HCO3-/CO3(2-)等离子的脱除，水中溶解的CO2会进一步转化为H2CO3，并逐步电离。
CO2(aq)+H2O⇌H2CO3⇌H(+)+HCO3-
所以，虽然一级RO的产水电导率只有5μS/cm，但是二级RO需要处理的对象还包括上述物质以外，还包括CO2(aq)、H2CO3、HCO3-以及pH调节过程中添加的Na+等。痕量计算亦可参看上述前文。
备注：硅酸盐和硼酸盐体系同样对系统脱盐率有一定影响，在给水浓度较低情况下可忽略不计。详情可参看前文《反渗透系统硅酸盐/二氧化硅体系微论》《超纯水系统中硼离子去除技术探讨》。
二、系统脱盐率和电导率的关系
这是一个概念性的东西，本应放在首位阐述。但是考虑到大家的第一反应可能就是碳酸盐体系影响，所以就只能屈尊第二了。
我们在前文《闲聊水溶液电导率和TDS的对应关系》系统阐述过“TDS和电导率的关系”，在理想状态下，即不考虑温度、压力、离子浓度以及有机物等因素的影响，脱盐率和电导率下降比例的偏差主要来源于溶质(盐)和电导率之间的关系。
但是当我们深入考虑到溶质组成的差异，以及其可能对脱盐率和电导率的影响时，其情况就没有有所不同。这里面主要涉及到的因素就是相对电导率(等质量条件下的导电能力)以及RO膜对不同离子的脱除率。
备注：考虑到脱盐过程前后离子浓度对离子导电能力的影响，电导率下降比例理论上永远低于实际脱盐率。
备注：网上虽然广泛传播有对特定离子脱除率的数据，但是以我认知而言，抛开实际物质组成单论离子脱盐率是有误差的。
简单总结：电导率只有在理想状态下才能代表系统脱盐率，即电导率下降比例符合预期是脱盐率符合预期的充分非必要条件。
三、膜系统结构的影响
如果说前两段的解释是从理论认知角度出发，那么本段的理解则更多需要从工程实践的角度来着手。
众所周知，在一级RO系统中，2-1/6膜系统结构堪称黄金结构。显然要做到“知其然而知其之所以然”是有一定难度的。
简单表述就是在2-1/6的膜系统结构，在一级RO系统普遍默认75%回收率的状态下，能最好保持前后段膜通量(均衡)、末段浓水流量(大于前段)、系统整体回收率(浓差极化等因素)以及能耗等因素。详细论述过程可参看前文《反渗透系统设计中的“白月光”——六芯装》。
但是区别于一级RO系统，二级RO系统具有低给水盐量、低给水污染物、高通量、高收率、高浓差极化度特点。
最直观的区别，就是二级RO系统中的膜元件允许的浓差极化系数为1.4，即单支膜元件的回收率可达25-30%，且综合考虑到由此引发的前后段膜通量、浓水流量差异和系统流程的长短取舍差异。
在《二级反渗透系统的工艺结构特征分析》一文中，在给水含盐量30mg/L，给水温度25℃，产水流量300m³/h，平均通量33.6L/(m2·h)，回收率85%，元件品种ESPA2为例，简单阐述了不同流程长度以及不同段壳数量比的膜堆结构之间的运行参数对比。
85%收率二级系统中不同流程长度膜堆结构的运行参数
85%收率二级系统中不同段壳数量比膜堆结构的运行参数
通过相关数据参数的对比，我们可以发现8m的短流程就能满足系统回收率的要求，且能耗是最优的。而在段壳数量比方面3：1的组合显然优于2-1(后段浓水流量要大于前段)和4：1(前后段浓水流量比太大，部分组合能耗太高)。所以在产水水质基本保持一致的前提下，二级RO系统的理想膜系统结构为3-1/4。
备注：大家可以自己尝试设计和比较，其实不很复杂。前文分享的20m³/h以内系统结构排列就是用的类似对比法。
事情仿佛就到此为止了，感觉跟今日主题也没有什么大的关系?
不过，请大家认真回忆一下，在工作中真的有见过此类改短流程考量的案例吗?或许有，但应该不多。
原因有不少，比如①系统结构统一性需求(统一膜壳长度既美观又方便施工、维护)、②抛弃2-1/6的组合，3-1/6或者5-2/6是不是也是不错的选择、③选用低压膜组件并匹配新的膜系统排列等等。上述种种选择和取舍，最后都可能以牺牲系统脱盐率为代价，这也就某种层面上导致系统脱盐率不及预期。
四、膜系统给水压力的影响
我们知道RO膜的水通量增加与进水压力的增加存在直线关系，增加进水压力也增加了脱盐率，但是两者间的变化关系没有线性关系，而且达到一定程度后脱盐率将不再增加。
又由于RO膜对进水中的溶解性盐类不可能绝对完美地截留，总有一定量的透过量，随着压力的增加，因为膜透过水的速率比传递盐分的速率快，这种透盐率的增加得到迅速地克服。
但是，通过增加进水压力提高盐分的排除率有上限限制，正如左上图脱盐率曲线的平坦部分所示，超过一定的压力值，脱盐率不再增加，某些盐分还会与水分子耦合一同透过膜。
反之，如果给水压力不足，亦会导致系统脱盐率偏低。当然过度追求高脱盐率而摒弃实际需求，徒增能耗，就有本末倒置之嫌。
从某种意义上来说，也正是因为这种不完美截留的存在，所以导致二级RO甚至三级RO系统的产水电导率很难达到0.5&0.2μS/cm以下的存在(大胆猜测其极限约为0.1μS/cm，参考多级蒸馏工艺)。关于反渗透系统的更多资料可参考前文《反渗透基础知识汇编(图文版)》或合集“反渗透(RO)精选”。
