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反滲透膜壽命與污染類型鑒别

發布日期:

2021-02-03 07:28:43

欄目:

原水處理設備資訊

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反滲透膜是實現反滲透的核心元件,是一種模拟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0.510nm之間,透過性的大小與膜本身的化學結構有關。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結構具有較多親水基團,因而水的透過速度相對較快。因此一種滿意的反滲透膜應具有适當的滲透量或脫鹽率。


一、反滲透膜應具有以下特征:

1、在高流速下應具有高效脫鹽率;

2、具有較高機械強度和使用壽命;

3、能在較低操作壓力下發揮功能;

4、能耐受化學或生化作用的影響;

5、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。

反滲透膜的結構,有非對稱膜和均相膜兩類。當前使用的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、闆框式和管式。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中。

二、反滲透原理

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。對膜一側的料液施加壓力,當壓力超過它的滲透壓時,溶劑會逆着自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑,即滲透液;高壓側得到濃縮的溶液,即濃縮液。若用反滲透處理海水,在膜的低壓側得到淡水,在高壓側得到鹵水。 

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,它随溫度升高稍有增大;Δp為膜兩側的靜壓差;Δπ為膜兩側溶液的滲透壓差。

稀溶液的滲透壓π為: 

π=iCRT 

式中i為溶質分子電離生成的離子數;C為溶質的摩爾濃度;R為摩爾氣體常數;T為絕對溫度。 反滲透通常使用非對稱膜和複合膜。反滲透所用的設備,主要是中空纖維式或卷式的膜分離設備。 

反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質和大分子溶質,從而取得淨制的水。也可用于大分子有機物溶液的預濃縮。由于反滲透過程簡單,能耗低,近20年來得到迅速發展。現已大規模應用于海水和苦鹹水(見鹵水)淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理,并與離子交換結合制取高純水,其應用範圍正在擴大,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。


三、反滲透膜的反滲透膜壽命

設備在使用過程中,除了性能的正常衰減外,由于污染而引起設備性能的衰減更為嚴重。通常的污染主要有化學垢,有機物及膠體污染,微生物污染等。不同的污染表現出的症狀是不同的。不同的膜公司所提出的膜污染的症狀也是有一定的差異。在工程中我們發現,污染時間的長短不一樣,其症狀也不一樣。

如:膜發生碳酸鈣垢污染,污染時間為一個星期時,主要表現為脫鹽率的迅速下降,壓差緩慢增大,而産水量變化不明顯,用檸檬酸清洗能完全恢複性能。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/L160mg/L),産水量由230L/h下降為50L/h,用檸檬酸清洗後,鹽通量降為7mg/L,産水量上升至210L/h。再者污染往往不是單一的,其表現的症狀也有一定的差别,使得污染的鑒别更困難。

四、反滲透膜的鑒别污染類型

鑒别污染類型要綜合原水水質,設計參數,污染指數,運行記錄,設備性能變化及微生物指标等加以判斷:

1、膠體污染

發生膠體污染時,通常伴随着以下兩個特性:A、前處理中微濾器堵塞得很快,尤其是壓差增大很快。BSDI值通常在2.5以上。

2、微生物污染

發生微生物污染時,RO設備的透過水和濃縮水中的細菌總數都比較高,平時一定沒有按要求進行保養和消毒。防止超濾RO膜性能的損壞。新的反滲透膜元件通常浸潤1%NaHSO318%的甘油水溶液後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。當塑料袋開口後,應盡快使用,以免因NaHSO3在空氣中氧化,對元件産生不良影響。因此膜應盡量在使用前開封。設備試機完後,我們采用過兩種方法保護膜。設備試機運行兩天(1524h),然後采用2%的甲醛溶液保養;或運行26h後,用1%NaHSO3的水溶液進行保養(應排盡設備管路中的空氣,保證設備不漏,關閉所有的進出口閥)。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

可依據原水水質及設計參數進行判斷。對碳酸鹽型水而言,如果回收率為75%時,設計時投加了阻垢劑,濃縮液的LSI應小于1;不投加阻垢劑時濃縮液的LSI應小于零,一般不會産生鈣垢。

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、根據設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清洗液進行化學分析

取原水、清洗原液、清洗液,三個樣分析。在确定了污染的類型後,可按1中的方法清洗,然後消毒使用。在不能确定污染的類型時,通常采用清洗+消毒+0.1%HClpH3)的步驟清洗。

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