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反滲透膜是實現(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。一般用抹白章高分子材料制成。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)。有的高分子材料對鹽的排斥性好,而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)具有較多親水基團,因而水的透過速度相對較快。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。

反滲透膜應(yīng)具有以下特征:(1)在高流速下應(yīng)具有高效脫鹽率;(2)具有較高機械強度和使用腳協(xié)廈壽命;(3)能在較低操作壓力下發(fā)揮功能;(4)能耐受化學(xué)或生化作用的影響;(5)受pH值、溫度等因素影響較小;(6)制膜原料來源容易,加工簡便,成本低廉。

反滲透膜的結(jié)構(gòu),有非對稱膜和均相膜兩類。當(dāng)前使用的習(xí)熱膜材料主要為醋酸纖維素和芳香聚酰胺類。其組件有中空纖維式、卷式、板框式和管式。可用于分離、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力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力,當(dāng)壓力超過它的滲透壓時,溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的凝希騙低壓側(cè)得到透過的溶劑,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,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為絕對溫度。 反滲透通常使用非對稱膜和復(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機離子、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物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過程簡單,能耗低,近20年來得到迅速發(fā)展。現(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水(見鹵水)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)用范圍正在擴大,已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。

反滲透膜過濾精度

反滲透膜能截留大于0.0001微米的物質(zhì),是最精細的一種膜分離產(chǎn)品,其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機物,同時允許水分子通過。

經(jīng)常有客戶問到在我們選擇反滲透RO膜需要考慮哪些性能指標。通常分為三個: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,同時產(chǎn)水量越低。反滲透膜對不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定,對高價離子及復(fù)雜單價離子的脫鹽率可以超過99%,對單價離子如:鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽習(xí)記試故率稍低,但也可超過了98%(反滲透膜使用時間越長,化學(xué)清洗次數(shù)越多,反滲透膜脫鹽率越低)對分子量大于100的有機物脫除率也可過到98%,但對分子量小于100的有機物脫除率較低。

反滲透膜的脫鹽率和透鹽率計算方法:

RO膜的鹽透過率=RO膜產(chǎn)水濃度/進水濃度×100%

RO膜的脫鹽率=(1–RO膜的產(chǎn)水含鹽量/進水含鹽量)×100%

RO膜的透鹽率=100%–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,即單位時間內(nèi)透過RO膜的水量,通常用噸/小時或加侖/天來表示。

RO膜的滲透流率——也是表示反滲阿屑漿透膜元件產(chǎn)水量的重要指標。指單位膜面積上透過液的流率,通常用加侖每平方英尺每天(GFD)表示。過高的滲透流率將導(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)水或透過液的百分比。依據(jù)反滲透系統(tǒng)中預(yù)處理的進水水質(zhì)及用水要求而定的。RO膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計時就已經(jīng)確定。

1、RO膜的回收率=(RO膜的產(chǎn)水流量/進水流量)×100%。

2、反滲透(納濾)膜組件的回收率、鹽透過率、脫鹽率計算公式如下:

反滲透膜組件的回收率= RO膜組件產(chǎn)水量/進水量×100%。

反滲透膜組件的鹽分透過率=RO膜組件產(chǎn)水濃度/進水濃度×100%。

根據(jù)脫鹽的需要,經(jīng)過大量的研究試驗,從大量的高分子材料中篩選出了醋酸纖維素(CA)和芳少牛棄洪香聚酰胺兩大類膜材料。

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

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

聚酰胺包括脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺兩大類。20世紀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;目前使用最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,但對水中的游離氯很敏感。

復(fù)合膜

復(fù)合膜的特征是主要由以上兩種材料制成,它是以很薄的致密層和多孔支撐層復(fù)合而成。多孔支撐層又稱基膜,起增強機械強度的作用;致密層也稱表皮層,起脫鹽作用,故又稱脫鹽層。脫鹽層厚度一般為50nm,最薄的為30nm。

由單一材料制成的非對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渡層。

2、表皮層厚度最薄極限為100nm,很難通過減小膜厚度降低推動壓力。

3、脫鹽率與透水速度相互制約,因為同種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題,它可以分別針對致密層和支持層的要求選擇脫鹽性能好的材料和機械強度高的材料。從而復(fù)合膜的致密層可以做得很薄,有利于降低拖動壓力;同時消除了過渡區(qū),抗壓密性能好。

基膜的材料以聚砜最為普遍,其次為聚丙烯和聚丙烯腈。因為聚砜價廉易得,制膜簡單,機械強度好,抗壓密性能好,化學(xué)性能穩(wěn)定,無毒,能抗生物降解。

為進一步增強多孔支撐層的強度,常用聚酯無紡布。

脫鹽層的材料主要為芳香聚酰胺。此外還有哌嗪酰胺、丙烯-烷基聚酰胺與縮合尿素、糠醇與三羥乙基異氰酸酯、間苯二胺與均苯三甲酰氯等。

對透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜,一般將只能透過溶劑而不能透過溶質(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,稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動,這一現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透達到平衡時,濃溶液側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一個壓差,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、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液一側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時,溶劑的流動方向?qū)⑴c原來的滲透方向相反,開始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動,這一過程稱為反滲透。 反滲透是滲透的一種反向遷移運動,是一種在壓力驅(qū)動下,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,其中最普遍的應(yīng)用實例便是在水處理工藝中,用反滲透技術(shù)將原水中的無機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質(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/進水含鹽量)×100%

膜元件的脫鹽率在其制造成形時就已確定,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,同時產(chǎn)水量越低。反滲透對不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定,對高價離子及復(fù)雜單價離子的脫鹽率可以超過99%,對單價離子如:鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低,但也可超過了98%(膜使用時間越長,化學(xué)清洗次數(shù)越多,反滲透膜脫鹽率越低。);對分子量大于100的有機物脫除率也可過到98%,但對分子量小于100的有機物脫除率較低。

透過速度

水通量——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力,即單位時間內(nèi)透過膜水量,通常用噸/小時或加侖/天來表示。

鹽透過速度——在單位時間、單位膜面積上透過的鹽量,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)水或透過液的百分比。依據(jù)預(yù)處理的進水水質(zhì)及用水要求而定的。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計時就已經(jīng)確定。

回收率=(產(chǎn)水流量/進水流量)×100%。

1、進水壓力對反滲透膜的影響

進水壓力本身并不會影響鹽透過量,但是進水壓力升高使得驅(qū)動反滲透的凈壓力升高,使得產(chǎn)水量加大,同時鹽透過量幾乎不變,增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分,降低了透鹽率,提高脫鹽率。當(dāng)進水壓力超過一定值時,由于過高的回收率,加大了濃差極化,又會導(dǎo)致鹽透過量增加,抵消了增加的產(chǎn)水量,使得脫鹽率不再增加。

2、進水溫度對反滲透膜的影響

反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對進水水溫的變化十分敏感,隨著水溫的增加水對通量也線性的增加,進水水溫每升高1℃,產(chǎn)水量就增加2.5%-3.0%;(以25℃為標準)

3、進水PH值對反滲透膜的影響

進水PH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響,而對脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間,脫鹽率達到最高。

4、進水鹽濃度對反滲透膜的影響

滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度的函數(shù),進水含鹽量越高,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、安裝簡單、操作簡便、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、織物增強自疊加而成,透水量極大,除鹽率高達99%,是理想的反滲透膜。反滲透膜在分離小分子有機化合物時也特別有效,因此對有機化工、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世紀以前,反滲透膜技術(shù)都是被國外所壟斷,而中國是直到90年代末期才開始掌握了反滲透膜的生產(chǎn)技術(shù).這個歷史要追述到建國初期,當(dāng)時我們國家的領(lǐng)導(dǎo)人已經(jīng)意識到海水淡化的前景和將來在社會中的作用。

早在1958年,石松研究員等首先在中國開展離子交換膜電滲析海水淡化研究。而在此前1953年美國C.E.Reid建議美國內(nèi)務(wù)部將反滲透研究列入國家計劃。

隨后1967年,國家科委組織全國海水淡化會戰(zhàn),組織全國在水處理和分析化學(xué)、材料化學(xué)、流體力學(xué)等各個學(xué)科的精英會戰(zhàn)海水淡化。

1970年,會戰(zhàn)主力匯集中國浙江省的杭州市,組織了全國第一個海水淡化研究室。此期間,他們一直用電滲析技術(shù)進行海水淡化,研制成功海洋監(jiān)測專用微孔濾膜,建成了世界最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領(lǐng)軍人物。

1982年,中國海水淡化與水再利用學(xué)會經(jīng)中國科協(xié)學(xué)會部批準在杭州成立。但是,因為經(jīng)歷了十年浩劫,畢竟還是衰弱下去了,此時,遠在大洋彼岸的美國的全芳香族聚酰胺復(fù)合膜及其卷式元件已經(jīng)赫然問世。

1984年,國家海洋局以海水淡化研究室為主體,組建國家海洋局杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心,中國開始對膜技術(shù)重視了,但是,美國海水淡化用復(fù)合膜及其卷式元件已經(jīng)大面積商業(yè)化了,投入到了國家和民用中去了。

1992年,國家為了追趕膜方面技術(shù)與世界的差距,,國家科委軍頂,以"中心"為依托,組建國家液體分離膜工程技術(shù)研究中心,并開始悄悄研制國產(chǎn)反滲透膜。

直到2001年,"中心"實行集團化分體管理,所轄三個控股的中外合資公司,兩個中資公司和一個研發(fā)中心。

同年,杭州北斗星膜制品有限公司正式公開問世,從此,中國有了自己的反滲透膜產(chǎn)品,享有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、由中國制造、具有民族品牌的高性能復(fù)合膜元件開始投放市場,中國成為世界上第四個掌握自主反滲透膜技術(shù)的國家。而杭州水處理下的杭州北斗星膜制品有限公司也成為全球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者最關(guān)心的問題之一,良好的保養(yǎng),有助于延長反滲透膜的使用壽命。

設(shè)備試機完后,我們兩種方法保護反滲透膜。設(shè)備試機運行兩天(15~24h),然后采用2%的甲醛溶液保養(yǎng);或運行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液進行保養(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)閉所有的進出口閥)。兩種方法均可得到滿意的效果,第一種方法成本高些,在閑置時間長時使用,第二種保養(yǎng)反滲透膜的方法在閑置時間較短時使用。

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狀態(tài)。即使是在為了確認同一包裝的數(shù)量而需暫時打開時,也必須是在不捅破塑料袋的狀態(tài)下,此狀態(tài)應(yīng)保存到使用時為止。

②在超過10℃的氛圍中保存時也要避免直射陽光,選擇通風(fēng)良好的場所。這時,保存溫度勿超過35℃。

③如果發(fā)生凍結(jié)就會發(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所,保存溫度勿超過35℃,并要避免直射陽光。

②溫度為0℃以下時有凍結(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)的純水或反滲透過濾水進行浸泡。

④無論在何種情況下進行保存時,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,要再次調(diào)制保存液。

供水、工藝水的處理(分離、濃縮、分級和純化)

在各工業(yè)生產(chǎn)過程中,往往有分離、濃縮、分級和純化某種水溶液的需求。傳統(tǒng)用的方法是沉淀、過濾、加熱、冷凍、蒸餾、萃取和結(jié)晶等過程。這些方法表現(xiàn)出流程長、耗能多、物料損失多、設(shè)備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點,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)濟效益。

反滲透系統(tǒng)最終是需要進行清洗的,在你的RO系統(tǒng)表現(xiàn)出污染的傾向、長時間停運之前、或按計劃進行常規(guī)保養(yǎng)時,建議你清洗RO系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)下列污染特征(標準化后產(chǎn)水量下降10~15%,標準化后產(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,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的不同而不同,一般習(xí)慣上可接受的清洗頻率是3~12個月一次。如果每個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)的運行參數(shù),如果每1~3個月需要清洗一次,則需要在提高當(dāng)前設(shè)備的運行水平上做工作,但是否需要改進預(yù)處理系統(tǒng)較難判斷。

在RO設(shè)計中通常會忽視使用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,因此使問題復(fù)雜化,常見的污染物種類有:

碳酸鈣垢

硫酸鈣、 硫酸鋇、硫酸鍶垢

鐵、錳、鋁等的金屬氧化物二氧化硅

膠體沉積物(無機或無機/有機混合物)

自然或合成有機物

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)。在你頭一次進行清洗時,建議與設(shè)備制造商、RO膜組件制造商、RO系統(tǒng)專用藥品供應(yīng)商聯(lián)系。一旦辨明污染種類后,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)商那里買到,也可能是專用清洗液,這種專用清洗液可能更貴一些,但是使用時會更簡便,并且這些公司還具有提供技術(shù)支持優(yōu)點。還有一些公司可能提供更有價值的服務(wù);他們把從你的系統(tǒng)中取出的膜組件帶回進行試驗,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行清洗,以獲得最佳的清洗效果。比如首先使用低pH值的清洗除去水垢一類的物質(zhì),然后使用一種高pH值的清洗液除去有機物。但是有時也會首先使用高pH值的清洗液除去油類污垢,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重的生物和有機雜質(zhì)。其它的清洗添加有象EDTA之類的螯合劑,這些螯合劑有助于清除膠體、有機物、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可能會使污堵更嚴重。

在選擇清洗藥品和使用復(fù)合聚酰胺膜時有一些注意事項:

遵守制造商建議的藥品選擇清單、劑量、pH值、溫度和接觸時間。

使用侵蝕性最小的藥品完成清洗工作。這些做會延長膜的使用壽命。

在調(diào)節(jié)pH值時,一定要審慎以延長膜的使用壽命。藥品侵蝕性較小的pH值范圍是4~10,允許的最大pH值范圍是2~12。

酸和堿不要混合。在加入下一種溶液之前,徹底沖洗系統(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。

確認遵守正確的清洗液處理要求。

1、清洗不及時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重。通常的污染主要有化學(xué)垢,有機物及膠體污染,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),污染時間的長短不一樣,其癥狀也不一樣。如:膜發(fā)生碳酸鈣垢污染,污染時間為一個星期時,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,用檸檬酸清洗能完全恢復(fù)性能。污染時間為一年(某純水機),鹽通量由最初的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。

鑒別污染類型要綜合原水水質(zhì),設(shè)計參數(shù),污染指數(shù),運行記錄,設(shè)備性能變化及微生物指標等加以判斷:

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,也不會影響其壽命和性能。當(dāng)塑料袋開口后,應(yīng)盡快使用,以免因NaHSO3在空氣中氧化,對元件產(chǎn)生不良影響。因此膜應(yīng)盡量在使用前開封。

設(shè)備試機完后,我們采用過兩種方法保護膜。設(shè)備試機運行兩天(15~24h),然后采用2%的甲醛溶液保養(yǎng);或運行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液進行保養(yǎng)(應(yīng)排盡設(shè)備管路中的空氣,保證設(shè)備不漏,關(guān)閉所有的進出口閥)。兩種方法均可得到滿意的效果。第一種方法成本高些,在閑置時間長時使用,第二種方法在閑置時間較短時使用。

在確定了污染的類型后,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型時,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行,形成氣錘會損壞膜

常有兩種情況發(fā)生:A、設(shè)備排空后,重新運行時,氣體沒有排盡就快速升壓運行。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(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,如微濾發(fā)生堵塞,在密封不好的地方由于真空會吸進部分空氣。應(yīng)清洗或更換微濾器,保證管路不漏。總之,應(yīng)在流量計中沒有氣泡的情況下逐步升壓運行,運行中發(fā)現(xiàn)氣泡應(yīng)逐漸降壓檢查原因。

2、關(guān)機時的方法不正確

A、關(guān)機時快速降壓沒有進行徹底沖洗。由于膜濃水側(cè)的無機鹽的濃度高于原水,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)備停運期間可能引起膜污染。

在準備關(guān)機時,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題,因為聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中沒有正確投加氯等消毒劑,加上用戶對微生物的預(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,就是消毒、保養(yǎng)不力造成的。

主要表現(xiàn)為:出廠時,反滲透設(shè)備沒有采用消毒液保養(yǎng);設(shè)備安裝好后沒有對整個管路和預(yù)處理設(shè)備消毒;間斷運行不采取消毒和保養(yǎng)措施;沒有定期對預(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。

設(shè)備在使用過程中,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重。通常的污染主要有化學(xué)垢,有機物及膠體污染,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),污染時間的長短不一樣,其癥狀也不一樣。如:膜發(fā)生碳酸鈣垢污染,污染時間為一個星期時,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,用檸檬酸清洗能完全恢復(fù)性能。污染時間為一年(某純水機),鹽通量由最初的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。

鑒別污染類型要綜合原水水質(zhì),設(shè)計參數(shù),污染指數(shù),運行記錄,設(shè)備性能變化及微生物指標等加以判斷:

1、膠體污染:發(fā)生膠體污染時,通常伴隨著以下兩個特性: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,RO設(shè)備的透過水和濃縮水中的細菌總數(shù)都比較高,平時一定沒有按要求進行保養(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,也不會影響其壽命和性能。當(dāng)塑料袋開口后,應(yīng)盡快使用,以免因NaHSO3在空氣中氧化,對元件產(chǎn)生不良影響。因此膜應(yīng)盡量在使用前開封。

設(shè)備試機完后,我們采用過兩種方法保護膜。設(shè)備試機運行兩天(15~24h),然后采用2%的甲醛溶液保養(yǎng);或運行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液進行保養(yǎng)(應(yīng)排盡設(shè)備管路中的空氣,保證設(shè)備不漏,關(guān)閉所有的進出口閥)。兩種方法均可得到滿意的效果。第一種方法成本高些,在閑置時間長時使用,第二種方法在閑置時間較短時使用。

3、鈣垢:可依據(jù)原水水質(zhì)及設(shè)計參數(shù)進行判斷。對碳酸鹽型水而言,如果回收率為75%時,設(shè)計時投加了阻垢劑,濃縮液的LSI應(yīng)小于1;不投加阻垢劑時濃縮液的LSI應(yīng)小于零,一般不會產(chǎn)生鈣垢。

4、可用1/4英寸的PVC塑料管插入組件中測試組件不同部位的性能變化進行判斷。

5、根據(jù)設(shè)備性能的變化判斷污染的類型。

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,通過清洗液成分分析進一步證實。

7、對清洗液進行化學(xué)分析:取原水、清洗原液、清洗液,三個樣分析。

在確定了污染的類型后,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型時,通常采用清洗(3)+消毒+0.1%HCl(pH為3)的步驟清洗。

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)純水及電子級超純水制備,飲用純凈水生產(chǎn),廢水處理及特種分離過程中發(fā)揮著重要作用。

了解反滲透膜元件的標準脫鹽率、反滲透膜實際脫鹽率與反滲透系統(tǒng)脫鹽率之間的關(guān)系后,在設(shè)計反滲透裝置,給用戶提供系統(tǒng)性能擔(dān)保、驗收反滲透裝置或者評定膜元件性能時,一定要根據(jù)系統(tǒng)實際脫鹽率來進行,而不能以膜元件標準脫鹽率來進行。

反滲透系統(tǒng)脫鹽率為整套反滲透裝置所表現(xiàn)出來的脫鹽率,同樣由于使用條件與標準條件不同,系統(tǒng)脫鹽率有別于標準脫鹽率,同時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際使用條件均不同,故系統(tǒng)脫鹽率也有別于膜元件實際脫鹽率,對于只有1支膜元件的裝置,系統(tǒng)脫鹽率才等于膜元件實際脫鹽率。

《反滲透膜測試方法》(GB/T 32373-2015)《Test methods for reverse osmosis membranes》于2016年6月1日實施。

《海水淡化反滲透膜裝置測試評價方法》(GB/T 32359-2015)《Test and evaluation methods of reverse osmosis equipment for seawater desalination》于2016年5月1日實施。