反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜,是反滲透技術(shù)的核心構(gòu)件。反滲透技術(shù)原理是在高于溶液滲透壓的作用下,依據(jù)其他物質(zhì)不能透過(guò)半透膜 而將這些物質(zhì)和水分離開(kāi)來(lái)。反滲透膜的膜孔徑非常小,因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類(lèi)、膠體、微生物、有機(jī)物等。系統(tǒng)具有水質(zhì)好、耗能低、無(wú)污染、工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
反滲透膜是實(shí)現(xiàn)反滲透的核心元件,是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在0.5~10nm之間,透過(guò)性的大小與膜本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。有的高分子材料對(duì)鹽的排斥性好,而水的透過(guò)速度并不好。有的高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)具有較多親水基團(tuán),因而水的透過(guò)速度相對(duì)較快。因此一種滿意的反滲透膜應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臐B透量或脫鹽率。
反滲透膜的結(jié)構(gòu),有非對(duì)稱膜和均相膜兩類(lèi)。當(dāng)前使用的膜材料主要為醋酸纖維素和芳香聚酰胺類(lèi)。其組件有中空纖維式、卷式、板框式和管式??捎糜诜蛛x、濃縮、純化等化工單元操作,主要用于純水制備和水處理行業(yè)中。
原理:反滲透又稱逆滲透,一種以壓力差為推動(dòng)力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對(duì)膜一側(cè)的料液施加壓力,當(dāng)壓力超過(guò)它的滲透壓時(shí),溶劑會(huì)逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過(guò)的溶劑,即滲透液;高壓側(cè)得到濃縮的溶液,即濃縮液。若用反滲透處理海水,在膜的低壓側(cè)得到淡水,在高壓側(cè)得到鹵水。 反滲透時(shí),溶劑的滲透速率即液流能量N為: N=Kh(Δp-Δπ) 式中Kh為水力滲透系數(shù),它隨溫度升高稍有增大;Δp為膜兩側(cè)的靜壓差;Δπ為膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為: π=iCRT 式中i為溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù);C為溶質(zhì)的摩爾濃度;R為摩爾氣體常數(shù);T為*溫度。 反滲透通常使用非對(duì)稱膜和復(fù)合膜。反滲透所用的設(shè)備,主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備。 反滲透膜能截留水中的各種無(wú)機(jī)離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì),從而取得凈制的水。也可用于大分子有機(jī)物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過(guò)程簡(jiǎn)單,能耗低,近20年來(lái)得到迅速發(fā)展?,F(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水(見(jiàn)鹵水)淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理,并與離子交換結(jié)合制取高純水,其應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大,已開(kāi)始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。
反滲透膜能截留大于0.0001微米的物質(zhì),是細(xì)的一種膜分離產(chǎn)品,其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機(jī)物,同時(shí)允許水分子通過(guò)。
反滲透膜選型
經(jīng)常有客戶問(wèn)到在我們選擇反滲透RO膜需要考慮哪些性能指標(biāo)。通常分為三個(gè):脫鹽率、產(chǎn)水量、回收率。
一、RO反滲透膜的脫鹽率和透鹽率
RO反滲透膜元件的脫鹽率在其制造成形時(shí)就已確定,脫鹽率的高低取決于反滲透RO膜元件表面超薄脫鹽層的致密度,脫鹽層越致密脫鹽率越高,同時(shí)產(chǎn)水量越低。反滲透膜對(duì)不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定,對(duì)高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫鹽率可以超過(guò)99%,對(duì)單價(jià)離子如:鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低,但也可超過(guò)了98%(反滲透膜使用時(shí)間越長(zhǎng),化學(xué)清洗次數(shù)越多,反滲透膜脫鹽率越低)對(duì)分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可過(guò)到98%,但對(duì)分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。
RO膜的鹽透過(guò)率=RO膜產(chǎn)水濃度/進(jìn)水濃度×*
RO膜的脫鹽率=(1–RO膜的產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量)×*
RO膜的透鹽率=*–脫鹽率
二、RO反滲透膜的產(chǎn)水量和滲透流率
RO膜的產(chǎn)水量——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力,即單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)RO膜的水量,通常用噸/小時(shí)或加侖/天來(lái)表示。
RO膜的滲透流率——也是表示反滲透膜元件產(chǎn)水量的重要指標(biāo)。指單位膜面積上透過(guò)液的流率,通常用加侖每平方英尺每天(GFD)表示。過(guò)高的滲透流率將導(dǎo)致垂直于RO膜表面的水流速加快,加劇膜污染。
三、RO反滲透膜的回收率
RO膜的回收率——指反滲透膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過(guò)液的百分比。依據(jù)反滲透系統(tǒng)中預(yù)處理的進(jìn)水水質(zhì)及用水要求而定的。RO膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定。
(1)RO膜的回收率=(RO膜的產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量)×*
(2)反滲透(納濾)膜組件的回收率、鹽透過(guò)率、脫鹽率計(jì)算公式如下:
反滲透膜組件的回收率= RO膜組件產(chǎn)水量/進(jìn)水量×*
反滲透膜組件的鹽分透過(guò)率=RO膜組件產(chǎn)水濃度/進(jìn)水濃度×*
材料
根據(jù)脫鹽的需要,經(jīng)過(guò)大量的研究試驗(yàn),從大量的高分子材料中篩選出了醋酸纖維素(CA)和芳香聚酰胺兩大類(lèi)膜材料。
此外,復(fù)合膜的表皮層還用到了其他一些特殊材料。
醋酸纖維素又稱乙酰纖維素或纖維素醋酸酯。常以含纖維素的棉花、木材等為原料,經(jīng)過(guò)酯化和水解反應(yīng)制成醋酸纖維素,再加工成反滲透膜。
聚酰胺包括脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺兩大類(lèi)。20世紀(jì)70年代應(yīng)用的主要是脂肪族聚酰胺,如尼龍—4、尼龍—6和尼龍—66膜;目前使用*多的是芳香族聚酰胺膜。膜材料為芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺—酰肼以及一些含氮芳香聚合物。
芳香族聚酰胺膜適應(yīng)的pH范圍可以寬到2~11,但對(duì)水中的游離氯很敏感。
復(fù)合膜
由單一材料制成的非對(duì)稱膜有下列不足之處:
1、致密層和支持層之間存在被壓密的過(guò)渡層。
2、表皮層厚度*極限為100nm,很難通過(guò)減小膜厚度降低推動(dòng)壓力。
3、脫鹽率與透水速度相互制約,因?yàn)橥N材料很難兼具脫鹽和支撐兩者均優(yōu)。
復(fù)合膜很好地解決了上述問(wèn)題,它可以分別針對(duì)致密層和支持層的要求選擇脫鹽性能好的材料和機(jī)械強(qiáng)度高的材料。從而復(fù)合膜的致密層可以做得很薄,有利于降低拖動(dòng)壓力;同時(shí)消除了過(guò)渡區(qū),抗壓密性能好。
基膜的材料以聚砜*普遍,其次為聚丙烯和聚丙烯腈。因?yàn)榫垌績(jī)r(jià)廉易得,制膜簡(jiǎn)單,機(jī)械強(qiáng)度好,抗壓密性能好,化學(xué)性能穩(wěn)定,無(wú)毒,能抗生物降解。
為進(jìn)一步增強(qiáng)多孔支撐層的強(qiáng)度,常用聚酯無(wú)紡布。
脫鹽層的材料主要為芳香聚酰胺。此外還有酰胺、丙烯-烷基聚酰胺與縮合尿素、糠醇與三、間苯二胺與均苯酰氯等。
對(duì)透過(guò)的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜,一般將只能透過(guò)溶劑而不能透過(guò)溶質(zhì)的薄膜稱之為理想半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置于半透膜的兩側(cè)時(shí),稀溶液中的溶劑將自然穿過(guò)半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動(dòng),這一現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透達(dá)到平衡時(shí),濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一個(gè)壓差,此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì),即與濃溶液的種類(lèi)、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無(wú)關(guān)。若在濃溶液一側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí),溶劑的流動(dòng)方向?qū)⑴c原來(lái)的滲透方向相反,開(kāi)始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動(dòng),這一過(guò)程稱為反滲透。 反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng),是一種在壓力驅(qū)動(dòng)下,借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開(kāi)的分離方法,它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮,其中的應(yīng)用實(shí)例便是在水處理工藝中,用反滲透技術(shù)將原水中的無(wú)機(jī)離子、細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除,以獲得高質(zhì)量的純凈水。
脫鹽率
脫鹽率=(1–產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量)×*
膜元件的脫鹽率在其制造成形時(shí)就已確定,脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度,脫鹽層越致密脫鹽率越高,同時(shí)產(chǎn)水量越低。反滲透對(duì)不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定,對(duì)高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫鹽率可以超過(guò)99%,對(duì)單價(jià)離子如:鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低,但也可超過(guò)了98%(膜使用時(shí)間越長(zhǎng),化學(xué)清洗次數(shù)越多,反滲透膜脫鹽率越低。);對(duì)分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可過(guò)到98%,但對(duì)分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。
透過(guò)速度
水通量——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力,即單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)膜水量,通常用噸/小時(shí)或加侖/天來(lái)表示。
鹽透過(guò)速度——在單位時(shí)間、單位膜面積上透過(guò)的鹽量,也叫透鹽率、鹽通量。
回收率
回收率——指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過(guò)液的百分比。依據(jù)預(yù)處理的進(jìn)水水質(zhì)及用水要求而定的。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定,
回收率=(產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量)×*
1、 進(jìn)水壓力對(duì)反滲透膜的影響
進(jìn)水壓力本身并不會(huì)影響鹽透過(guò)量,但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動(dòng)反滲透的凈壓力升高,使得產(chǎn)水量加大,同時(shí)鹽透過(guò)量幾乎不變,增加的產(chǎn)水量稀釋了透過(guò)膜的鹽分,降低了透鹽率,提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過(guò)一定值時(shí),由于過(guò)高的回收率,加大了濃差極化,又會(huì)導(dǎo)致鹽透過(guò)量增加,抵消了增加的產(chǎn)水量,使得脫鹽率不再增加。
2、 進(jìn)水溫度對(duì)反滲透膜的影響
反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對(duì)進(jìn)水水溫的變化十分敏感,隨著水溫的增加水對(duì)通量也線性的增加,進(jìn)水水溫每升高1℃,產(chǎn)水量就增加2.5%-3.0%;(以25℃為標(biāo)準(zhǔn))
3、 進(jìn)水PH值對(duì)反滲透膜的影響
進(jìn)水PH值對(duì)產(chǎn)水量幾乎沒(méi)有影響,而對(duì)脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間,脫鹽率達(dá)到*。
4、 進(jìn)水鹽濃度對(duì)反滲透膜的影響
滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度的函數(shù),進(jìn)水含鹽量越高,濃度差也越大,透鹽率上升,從而導(dǎo)致脫鹽率下降。
反滲透裝置結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、能耗低,在常溫下操作,易于工業(yè)化生產(chǎn)。
80年代發(fā)明的復(fù)合膜,由超薄反滲透膜、多孔支撐層、織物增強(qiáng)自疊加而成,透水量*,除鹽率高達(dá)99%,是理想的反滲透膜。反滲透膜在分離小分子有機(jī)化合物時(shí)也特別有效,因此對(duì)有機(jī)化工、釀造工業(yè)、三廢處理等領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用。
在21世紀(jì)以前,反滲透膜技術(shù)都是被國(guó)外所壟斷,而中國(guó)是直到90年代末期才開(kāi)始掌握了反滲透膜的生產(chǎn)技術(shù).這個(gè)歷史要追述到建國(guó)初期,當(dāng)時(shí)我們國(guó)家的*已經(jīng)意識(shí)到海水淡化的前景和將來(lái)在社會(huì)中的作用。
早在1958年,石松研究員等首先在中國(guó)開(kāi)展離子交換膜電滲析海水淡化研究。而在此前1953年美國(guó)C.E.Reid建議美國(guó)內(nèi)務(wù)部將反滲透研究列入國(guó)家計(jì)劃。
隨后1967年,國(guó)家科委組織全國(guó)海水淡化會(huì)戰(zhàn),組織全國(guó)在水處理和分析化學(xué)、材料化學(xué)、流體力學(xué)等各個(gè)學(xué)科的精英會(huì)戰(zhàn)海水淡化。
1970年,會(huì)戰(zhàn)主力匯集中國(guó)浙江省的杭州市,個(gè)海水淡化研究室。此期間,他們一直用電滲析技術(shù)進(jìn)行海水淡化,研制成功海洋監(jiān)測(cè)*微孔濾膜,建成了大的電滲析海水淡化站——西沙永興島海水淡化站。一度在海水淡化方面成為世界人物。
1982年,中國(guó)海水淡化與水再利用學(xué)會(huì)經(jīng)中國(guó)*學(xué)會(huì)部批準(zhǔn)在杭州成立。但是,因?yàn)榻?jīng)歷了十年浩劫,畢竟還是衰弱下去了,此時(shí),遠(yuǎn)在大洋彼岸的美國(guó)的全芳香族聚酰胺復(fù)合膜及其卷式元件已經(jīng)赫然問(wèn)世。
1984年,*以海水淡化研究室為主體,組建*杭州水處理技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心,中國(guó)開(kāi)始對(duì)膜技術(shù)重視了,但是,美國(guó)海水淡化用復(fù)合膜及其卷式元件已經(jīng)大面積商業(yè)化了,投入到了國(guó)家和民用中去了。
1992年,國(guó)家為了追趕膜方面技術(shù)與世界的差距,,國(guó)家科委軍頂,以“中心"為依托,組建國(guó)家液體分離膜工程技術(shù)研究中心,并開(kāi)始悄悄研制國(guó)產(chǎn)反滲透膜。
直到2001年,“中心"實(shí)行集團(tuán)化分體管理,所轄三個(gè)控股的中外合資公司,兩個(gè)中資公司和一個(gè)研發(fā)中心。
同年,杭州北斗星膜制品有限公司正式公開(kāi)問(wèn)世,從此,中國(guó)有了自己的反滲透膜產(chǎn)品,享有*自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、由中國(guó)制造、具有民族品牌的高性能復(fù)合膜元件開(kāi)始投放市場(chǎng),中國(guó)成為四個(gè)掌握自主反滲透膜技術(shù)的國(guó)家。而杭州水處理下的杭州北斗星膜制品有限公司也成為*八家自主反滲透膜生產(chǎn)廠家之一..
隨著凈水設(shè)備在水處理行業(yè)的廣泛應(yīng)用,反滲透膜也漸漸的被人重視。反滲透膜的成本是消費(fèi)者*關(guān)心的問(wèn)題之一,良好的保養(yǎng),有助于延長(zhǎng)反滲透膜的使用壽命。
設(shè)備試機(jī)完后,我們兩種方法保護(hù)反滲透膜。設(shè)備試機(jī)運(yùn)行兩天(15~24h),然后采用2%的*保養(yǎng);或運(yùn)行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液進(jìn)行保養(yǎng)反滲透膜(應(yīng)排盡設(shè)備管路中的空氣,保證設(shè)備不漏,關(guān)閉所有的進(jìn)出口閥)。兩種方法均可得到滿意的效果,*種方法成本高些,在閑置時(shí)間長(zhǎng)時(shí)使用,第二種保養(yǎng)反滲透膜的方法在閑置時(shí)間較短時(shí)使用。
反滲透膜保存條件
反滲透膜元件的保管條件
(1)新膜(使用前)
①膜元件必須一直保持在濕潤(rùn)狀態(tài)。即使是在為了確認(rèn)同一包裝的數(shù)量而需暫時(shí)打開(kāi)時(shí),也必須是在不捅破塑料袋的狀態(tài)下,此狀態(tài)應(yīng)保存到使用時(shí)為止。
②在超過(guò)10℃的氛圍中保存時(shí)也要避免直射陽(yáng)光,選擇通風(fēng)良好的場(chǎng)所。這時(shí),保存溫度勿超過(guò)35℃。
③如果發(fā)生凍結(jié)就會(huì)發(fā)生物理破損,所以要采取保溫措施,勿使之凍結(jié)。
(2)通水后膜元件
①膜元件必須一直保持在陰暗的場(chǎng)所,保存溫度勿超過(guò)35℃,并要避免直射陽(yáng)光。
②溫度為0℃以下時(shí)有凍結(jié)的可能,要采取防凍結(jié)措施。
③復(fù)合系列膜元件要用含有存用藥品(重亞硫酸鈉,500~1000mg/L,pH值3~6)的純水或反滲透過(guò)濾水進(jìn)行浸泡。
④無(wú)論在何種情況下進(jìn)行保存時(shí),都不能使膜處于干燥狀態(tài)。
⑤保存液的濃度及pH值都要保持在上述范圍,需定期檢查。如果可能發(fā)生偏離上述范圍時(shí),要再次調(diào)制保存液。
清洗步驟
供水、工藝水的處理(分離、濃縮、分級(jí)和純化)
在各工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,往往有分離、濃縮、分級(jí)和純化某種水溶液的需求。傳統(tǒng)用的方法是沉淀、過(guò)濾、加熱、冷凍、蒸餾、萃取和結(jié)晶等過(guò)程。這些方法表現(xiàn)出流程長(zhǎng)、耗能多、物料損失多、設(shè)備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點(diǎn),以超濾膜技術(shù)取代某種傳統(tǒng)技術(shù)可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
反滲透系統(tǒng)*終是需要進(jìn)行清洗的,在你的RO系統(tǒng)表現(xiàn)出污染的傾向、長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)之前、或按計(jì)劃進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)時(shí),建議你清洗RO系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)下列污染特征(標(biāo)準(zhǔn)化后產(chǎn)水量下降10~15%,標(biāo)準(zhǔn)化后產(chǎn)水水質(zhì)下降10~15%,或者給水與濃水間的壓降增加10~15%)時(shí),表明你的RO系統(tǒng)需要清洗了。
由于RO系統(tǒng)出現(xiàn)污垢而需要清洗的頻率隨地點(diǎn)的不同而不同,一般習(xí)慣上可接受的清洗頻率是3~12個(gè)月一次。如果每個(gè)月你不得不清洗一次以上,你就應(yīng)該改善RO的預(yù)處理系統(tǒng),調(diào)整RO系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),如果每1~3個(gè)月需要清洗一次,則需要在提高當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行水平上做工作,但是否需要改進(jìn)預(yù)處理系統(tǒng)較難判斷。
在RO設(shè)計(jì)中通常會(huì)忽視使用RO產(chǎn)品水沖洗系統(tǒng)中的污垢,采用該法可減少RO的清洗次數(shù)。在設(shè)備停運(yùn)期間用產(chǎn)品水浸泡RO膜組件有助于溶解垢和松散沉積物,因此降低化學(xué)清洗頻度。
污垢地點(diǎn)不同所需要清洗掉的污垢物也不同,但往往存在的污染物不止一種,因此使問(wèn)題復(fù)雜化,常見(jiàn)的污染物種類(lèi)有:
· 碳酸鈣垢
· 硫酸鈣、 *、硫酸鍶垢
· 鐵、錳、鋁等的金屬氧化物
· 二氧化硅
· 膠體沉積物(無(wú)機(jī)或無(wú)機(jī)/有機(jī)混合物)
· 自然或合成有機(jī)物
· 生物質(zhì)(生物污泥、霉菌或真菌)
有許多因素與選擇合適的清洗化學(xué)藥品和正確的清洗方法有關(guān)。在你頭一次進(jìn)行清洗時(shí),建議與設(shè)備制造商、RO膜組件制造商、RO系統(tǒng)*藥品供應(yīng)商聯(lián)系。一旦辨明污染種類(lèi)后,建議采用一種或多種清洗藥品。這些藥品可能是常規(guī)的,可以從許多供應(yīng)商那里買(mǎi)到,也可能是*清洗液,這種*清洗液可能更貴一些,但是使用時(shí)會(huì)更簡(jiǎn)便,并且這些公司還具有提供技術(shù)支持優(yōu)點(diǎn)。還有一些公司可能提供更有價(jià)值的服務(wù);他們把從你的系統(tǒng)中取出的膜組件帶回進(jìn)行試驗(yàn),從而選擇正確的清洗藥品和方法。
通常需按特定的次序使用各種不同的清洗藥品進(jìn)行清洗,以獲得*的清洗效果。比如首先使用低pH值的清洗除去水垢一類(lèi)的物質(zhì),然后使用一種高pH值的清洗液除去有機(jī)物。但是有時(shí)也會(huì)首先使用高pH值的清洗液除去油類(lèi)污垢,然后再使用一種低pH值的清洗液。有一些清洗液中還添加有洗滌劑,這將有助于清除污染嚴(yán)重的生物和有機(jī)雜質(zhì)。其它的清洗添加有象EDTA之類(lèi)的螯合劑,這些螯合劑有助于清除膠體、有機(jī)物、生物雜質(zhì)和硫酸鹽垢。必須記住的是選用不正確的清洗藥品或清洗步驟不正確時(shí)可能會(huì)使污堵更嚴(yán)重。
在選擇清洗藥品和使用復(fù)合聚酰胺膜時(shí)有一些注意事項(xiàng):
· 遵守制造商建議的藥品選擇清單、劑量、pH值、溫度和接觸時(shí)間。
· 使用侵蝕性*小的藥品完成清洗工作。這些做會(huì)延長(zhǎng)膜的使用壽命。
· 在調(diào)節(jié)pH值時(shí),一定要審慎以延長(zhǎng)膜的使用壽命。藥品侵蝕性較小的pH值范圍是4~10,允許的*pH值范圍是2~12。
· 酸和堿不要混合。在加入下一種溶液之前,*沖洗系統(tǒng)以排盡上一次的清洗液。
· 用高pH值的產(chǎn)水沖洗出洗滌劑。
· 確認(rèn)遵守正確的清洗液處理要求。
1 清洗不及時(shí)與清洗方法不正確導(dǎo)致的膜性能的損壞
設(shè)備在使用過(guò)程中,除了性能的正常衰減外,由于污染而引起設(shè)備性能的衰減更為嚴(yán)重。通常的污染主要有化學(xué)垢,有機(jī)物及膠體污染,微生物污染等。不同的污染表現(xiàn)出的癥狀是不同的。不同的膜公司所提出的膜污染的癥狀也是有一定的差異。
在工程中我們發(fā)現(xiàn),污染時(shí)間的長(zhǎng)短不一樣,其癥狀也不一樣。如:膜發(fā)生碳酸鈣垢污染,污染時(shí)間為一個(gè)星期時(shí),主要表現(xiàn)為脫鹽率的迅速下降,壓差緩慢增大,而產(chǎn)水量變化不明顯,用檸檬酸清洗能*恢復(fù)性能。污染時(shí)間為一年(某純水機(jī)),鹽通量由*初的2mg/L上升為37mg/L(原水為140mg/L~160mg/L),產(chǎn)水量由230L/h下降為50L/h,用檸檬酸清洗后,鹽通量降為7mg/L,產(chǎn)水量上升至210L/h。
再者污染往往不是單一的,其表現(xiàn)的癥狀也有一定的差別,使得污染的鑒別更困難。
鑒別污染類(lèi)型要綜合原水水質(zhì),設(shè)計(jì)參數(shù),污染指數(shù),運(yùn)行記錄,設(shè)備性能變化及微生物指標(biāo)等加以判斷:
防止超濾RO膜性能的損壞
新的反滲透膜元件通常浸潤(rùn)1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后貯存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情況下,貯存1年左右,也不會(huì)影響其壽命和性能。當(dāng)塑料袋開(kāi)口后,應(yīng)盡快使用,以免因NaHSO3在空氣中氧化,對(duì)元件產(chǎn)生不良影響。因此膜應(yīng)盡量在使用前開(kāi)封。
設(shè)備試機(jī)完后,我們采用過(guò)兩種方法保護(hù)膜。設(shè)備試機(jī)運(yùn)行兩天(15~24h),然后采用2%的*保養(yǎng);或運(yùn)行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液進(jìn)行保養(yǎng)(應(yīng)排盡設(shè)備管路中的空氣,保證設(shè)備不漏,關(guān)閉所有的進(jìn)出口閥)。兩種方法均可得到滿意的效果。*種方法成本高些,在閑置時(shí)間長(zhǎng)時(shí)使用,第二種方法在閑置時(shí)間較短時(shí)使用。
在確定了污染的類(lèi)型后,可按表1中的方法清洗,然后消毒使用。在不能確定污染的類(lèi)型時(shí),通常采用清洗(3)+消毒+0.1%HCl(pH為3)的步驟清洗。作者采用清洗液(1)+清洗液(3)+消毒的步驟效果亦很好。
2 設(shè)備的操作不當(dāng)引起膜性能的損壞
1) 設(shè)備中有殘余氣體在高壓下運(yùn)行,形成氣錘會(huì)損壞膜
常有兩種情況發(fā)生:A、設(shè)備排空后,重新運(yùn)行時(shí),氣體沒(méi)有排盡就快速升壓運(yùn)行。應(yīng)在2~4bar的壓力下將余下的空氣排盡后,再逐步升壓運(yùn)行。B、在預(yù)處理設(shè)備與高壓泵之間的接頭密封不好或漏水時(shí)(尤其是微濾器及其后的管路漏水)當(dāng)預(yù)處理供水不很足時(shí),如微濾發(fā)生堵塞,在密封不好的地方由于真空會(huì)吸進(jìn)部分空氣。應(yīng)清洗或更換微濾器,保證管路不漏??傊瑧?yīng)在流量計(jì)中沒(méi)有氣泡的情況下逐步升壓運(yùn)行,運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)氣泡應(yīng)逐漸降壓檢查原因。
2) 關(guān)機(jī)時(shí)的方法不正確
A、關(guān)機(jī)時(shí)快速降壓沒(méi)有進(jìn)行*沖洗。由于膜濃水側(cè)的無(wú)機(jī)鹽的濃度高于原水,易結(jié)垢而污染膜。B、用投加化學(xué)試劑的預(yù)處理水沖洗。因含化學(xué)試劑的水在設(shè)備停運(yùn)期間可能引起膜污染。
在準(zhǔn)備關(guān)機(jī)時(shí),應(yīng)停止投加化學(xué)試劑,逐步降壓至3bar左右用預(yù)處理好的水沖洗10min,直至濃縮水的TDS與原水的TDS很接近為止。
3) 消毒和保養(yǎng)不力導(dǎo)致微生物的污染
這是復(fù)合聚酰胺膜使用中普遍存在的問(wèn)題,因?yàn)榫埘0纺つ陀嗦刃圆?,在使用中沒(méi)有正確投加氯等消毒劑,加上用戶對(duì)微生物的預(yù)防重視不夠,容易導(dǎo)致微生物的污染。許多廠家生產(chǎn)的純水微生物超標(biāo),就是消毒、保養(yǎng)不力造成的。
主要表現(xiàn)為:出廠時(shí),反滲透設(shè)備沒(méi)有采用消毒液保養(yǎng);設(shè)備安裝好后沒(méi)有對(duì)整個(gè)管路和預(yù)處理設(shè)備消毒;間斷運(yùn)行不采取消毒和保養(yǎng)措施;沒(méi)有定期對(duì)預(yù)處理設(shè)備和反滲透設(shè)備消毒;保養(yǎng)液失效或濃度不夠。
反滲透膜壽命
設(shè)備在使用過(guò)程中,除了性能的正常衰減外,由于污染而引起設(shè)備性能的衰減更為嚴(yán)重。通常的污染主要有化學(xué)垢,有機(jī)物及膠體污染,微生物污染等。不同的污染表現(xiàn)出的癥狀是不同的。不同的膜公司所提出的膜污染的癥狀也是有一定的差異。
在工程中我們發(fā)現(xiàn),污染時(shí)間的長(zhǎng)短不一樣,其癥狀也不一樣。如:膜發(fā)生碳酸鈣垢污染,污染時(shí)間為一個(gè)星期時(shí),主要表現(xiàn)為脫鹽率的迅速下降,壓差緩慢增大,而產(chǎn)水量變化不明顯,用檸檬酸清洗能*恢復(fù)性能。污染時(shí)間為一年(某純水機(jī)),鹽通量由*初的2mg/L上升為37mg/L(原水為140mg/L~160mg/L),產(chǎn)水量由230L/h下降為50L/h,用檸檬酸清洗后,鹽通量降為7mg/L,產(chǎn)水量上升至210L/h。
再者污染往往不是單一的,其表現(xiàn)的癥狀也有一定的差別,使得污染的鑒別更困難。
鑒別污染類(lèi)型要綜合原水水質(zhì),設(shè)計(jì)參數(shù),污染指數(shù),運(yùn)行記錄,設(shè)備性能變化及微生物指標(biāo)等加以判斷:
(1)膠體污染:發(fā)生膠體污染時(shí),通常伴隨著以下兩個(gè)特性:A、前處理中微濾器堵塞得很快,尤其是壓差增大很快,B、SDI值通常在2.5以上。
(2)微生物污染:發(fā)生微生物污染時(shí),RO設(shè)備的透過(guò)水和濃縮水中的細(xì)菌總數(shù)都比較高,平時(shí)一定沒(méi)有按要求進(jìn)行保養(yǎng)和消毒。
防止超濾RO膜性能的損壞
新的反滲透膜元件通常浸潤(rùn)1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后貯存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情況下,貯存1年左右,也不會(huì)影響其壽命和性能。當(dāng)塑料袋開(kāi)口后,應(yīng)盡快使用,以免因NaHSO3在空氣中氧化,對(duì)元件產(chǎn)生不良影響。因此膜應(yīng)盡量在使用前開(kāi)封。
設(shè)備試機(jī)完后,我們采用過(guò)兩種方法保護(hù)膜。設(shè)備試機(jī)運(yùn)行兩天(15~24h),然后采用2%的*保養(yǎng);或運(yùn)行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液進(jìn)行保養(yǎng)(應(yīng)排盡設(shè)備管路中的空氣,保證設(shè)備不漏,關(guān)閉所有的進(jìn)出口閥)。兩種方法均可得到滿意的效果。*種方法成本高些,在閑置時(shí)間長(zhǎng)時(shí)使用,第二種方法在閑置時(shí)間較短時(shí)使用。
(3)鈣垢:可依據(jù)原水水質(zhì)及設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行判斷。對(duì)碳酸鹽型水而言,如果回收率為75%時(shí),設(shè)計(jì)時(shí)投加了阻垢劑,濃縮液的LSI應(yīng)小于1;不投加阻垢劑時(shí)濃縮液的LSI應(yīng)小于零,一般不會(huì)產(chǎn)生鈣垢。
(4)可用1/4英寸的PVC塑料管插入組件中測(cè)試組件不同部位的性能變化進(jìn)行判斷。
(5)根據(jù)設(shè)備性能的變化判斷污染的類(lèi)型。
(6)可用酸洗(如檸檬酸、稀HCl),根據(jù)清洗的效果和清洗液判斷鈣垢,通過(guò)清洗液成分分析進(jìn)一步證實(shí)。
(7)對(duì)清洗液進(jìn)行化學(xué)分析:取原水、清洗原液、清洗液,三個(gè)樣分析。
在確定了污染的類(lèi)型后,可按表1中的方法清洗,然后消毒使用。在不能確定污染的類(lèi)型時(shí),通常采用清洗(3)+消毒+0.1%HCl(pH為3)的步驟清洗。
應(yīng)用范圍
反滲透膜廣泛用于電力、石油化工、鋼鐵、電子、醫(yī)藥、食品飲料、市政及環(huán)保等領(lǐng)域,在海水及苦咸水淡化,鍋爐給水、工業(yè)純水及電子級(jí)超純水制備,飲用純凈水生產(chǎn),廢水處理及特種分離過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。
脫鹽率
了解反滲透膜元件的標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率、反滲透膜實(shí)際脫鹽率與反滲透系統(tǒng)脫鹽率之間的關(guān)系后,在設(shè)計(jì)反滲透裝置,給用戶提供系統(tǒng)性能擔(dān)保、驗(yàn)收反滲透裝置或者評(píng)定膜元件性能時(shí),一定要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際脫鹽率來(lái)進(jìn)行,而不能以膜元件標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率來(lái)進(jìn)行。
反滲透系統(tǒng)脫鹽率為整套反滲透裝置所表現(xiàn)出來(lái)的脫鹽率,同樣由于使用條件與標(biāo)準(zhǔn)條件不同,系統(tǒng)脫鹽率有別于標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率,同時(shí)由于反滲透裝置一般均串聯(lián)多根膜元件,而裝置中每根膜元件的實(shí)際使用條件均不同,故系統(tǒng)脫鹽率也有別于膜元件實(shí)際脫鹽率,對(duì)于只有1支膜元件的裝置,系統(tǒng)脫鹽率才等于膜元件實(shí)際脫鹽率。
反滲透裝置:反滲透膜的分離孔徑在0.1nm----1nm,能除去水中有機(jī)物(如三鹵甲烷中間體、膠體、懸浮物、微生物、細(xì)菌、藻類(lèi)、霉類(lèi)等)、熱源、病毒等物質(zhì),流體經(jīng)前級(jí)預(yù)處理后的水經(jīng)反滲透RO膜主機(jī)深層分離處理后,脫鹽率98%,生產(chǎn)出的水進(jìn)入循環(huán)水池;(根據(jù)具體情況,膜過(guò)濾分一級(jí)或二級(jí)反滲透處理,本套水處理系統(tǒng)為一級(jí)反滲透。一個(gè)良好系統(tǒng)設(shè)計(jì)可保證整個(gè)系統(tǒng)在3年內(nèi)不用更換膜元件(使用壽命與水源水質(zhì)有關(guān));在線電導(dǎo)率顯示儀,隨時(shí)動(dòng)態(tài)顯示凈水生產(chǎn)的水質(zhì)狀態(tài)。高壓泵,提供膜透過(guò)水的工作壓力。保持產(chǎn)水率。本套水處理系統(tǒng)為一級(jí)反滲透。
經(jīng)過(guò)預(yù)處理單元處理后的原水,經(jīng)過(guò)精濾器進(jìn)一步濾除水中大于5μm的微粒,然后進(jìn)入高壓泵,經(jīng)高壓泵增壓后進(jìn)入逆滲透膜組件,由于RO膜的選擇透過(guò)性能,水在高壓下可以透過(guò)RO膜進(jìn)入淡水側(cè),而各種鹽份則隨高壓水流沖出,使水一分為二,從而達(dá)到鹽與水分離的目的。