反滲透膜是實現反滲透的核心元件,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(zhi)間,透過(guo)性的(de)(de)(de)大小與(yu)膜(mo)本身的(de)(de)(de)化(hua)學結構有(you)(you)關。有(you)(you)的(de)(de)(de)高分(fen)子(zi)材料對鹽的(de)(de)(de)排斥性好,而(er)水(shui)的(de)(de)(de)透過(guo)速(su)度并不(bu)好。有(you)(you)的(de)(de)(de)高分(fen)子(zi)材料化(hua)學結構具(ju)有(you)(you)較(jiao)多親水(shui)基團(tuan),因(yin)而(er)水(shui)的(de)(de)(de)透過(guo)速(su)度相(xiang)對較(jiao)快。因(yin)此一種滿意的(de)(de)(de)反滲透膜(mo)應具(ju)有(you)(you)適當的(de)(de)(de)滲透量或脫鹽率。
一(yi)、反(fan)滲透(tou)膜應具有(you)以下特征:
1、在高流速下應具有高效脫鹽率;
2、具有較高(gao)機械強度和使用壽命;
3、能(neng)在較低操作壓力(li)下發(fa)揮功能(neng);
4、能(neng)耐(nai)受化(hua)學或生(sheng)化(hua)作(zuo)用的影(ying)響(xiang);
5、受(shou)pH值、溫(wen)度等因素影響較小;
6、制膜原料來源容易(yi),加工簡便,成本低(di)廉。
反滲透膜的結構,有非對稱膜和均相膜兩類(lei)。當前使用(yong)的膜材(cai)料主要為醋酸纖維素和芳香聚(ju)酰胺類(lei)。其組件有中空纖維式(shi)、卷式(shi)、板框式(shi)和管式(shi)。可用(yong)于(yu)分離(li)、濃縮、純(chun)(chun)化等化工(gong)單元(yuan)操作,主要用(yong)于(yu)純(chun)(chun)水制備(bei)和水處理行業中。
二、反(fan)滲透原理
反(fan)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)又(you)稱逆滲(shen)(shen)(shen)透(tou),一(yi)種(zhong)以壓(ya)(ya)(ya)力(li)差為推動力(li),從溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)分離(li)(li)出(chu)溶(rong)(rong)劑的(de)(de)(de)(de)膜分離(li)(li)操(cao)作。對膜一(yi)側(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)料液(ye)施加壓(ya)(ya)(ya)力(li),當(dang)壓(ya)(ya)(ya)力(li)超過它的(de)(de)(de)(de)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)壓(ya)(ya)(ya)時,溶(rong)(rong)劑會逆著(zhu)自然滲(shen)(shen)(shen)透(tou)的(de)(de)(de)(de)方向作反(fan)向滲(shen)(shen)(shen)透(tou)。從而(er)在膜的(de)(de)(de)(de)低(di)壓(ya)(ya)(ya)側(ce)(ce)得到(dao)透(tou)過的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)劑,即(ji)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)液(ye);高壓(ya)(ya)(ya)側(ce)(ce)得到(dao)濃(nong)縮的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)液(ye),即(ji)濃(nong)縮液(ye)。若(ruo)用反(fan)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)處理海水,在膜的(de)(de)(de)(de)低(di)壓(ya)(ya)(ya)側(ce)(ce)得到(dao)淡水,在高壓(ya)(ya)(ya)側(ce)(ce)得到(dao)鹵(lu)水。
反滲透時,溶劑的滲透速率即液(ye)流能(neng)量N為:
N=Kh(Δp-Δπ)
式中Kh為水力(li)滲透系數,它隨(sui)溫度(du)升高稍有增(zeng)大;Δp為(wei)膜兩(liang)側的靜壓差;Δπ為(wei)膜兩(liang)側溶液(ye)的滲透壓差。
稀溶液(ye)的滲透壓π為:
π=iCRT
式中(zhong)i為(wei)溶質(zhi)分子電離生成的離子數;C為溶質的摩(mo)爾濃(nong)度;R為摩爾(er)氣體常數;T為絕(jue)對溫度(du)。 反滲透通常使(shi)用非對稱膜(mo)和復(fu)合(he)膜(mo)。反滲透所用的(de)設備(bei)(bei),主要是中空(kong)纖維式或(huo)卷式的(de)膜(mo)分(fen)離(li)設備(bei)(bei)。
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,從而取得凈制的水。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(dao)迅速發展。現已(yi)大(da)規模應(ying)用(yong)于(yu)海水和(he)(he)苦(ku)咸水(見鹵水)淡化、鍋爐(lu)用(yong)水軟化和(he)(he)廢(fei)水處(chu)理(li),并與離(li)子交換結(jie)合(he)制(zhi)取高純水,其應(ying)用(yong)范圍正在擴大(da),已(yi)開始用(yong)于(yu)乳(ru)品、果(guo)汁的(de)濃(nong)(nong)縮以及生化和(he)(he)生物制(zhi)劑的(de)分離(li)和(he)(he)濃(nong)(nong)縮方面。
三、反(fan)滲透(tou)膜(mo)的(de)反(fan)滲透(tou)膜(mo)壽命
設備(bei)在使用(yong)過程中(zhong),除了性能(neng)的(de)(de)(de)正(zheng)常衰(shuai)減外(wai),由于污(wu)染而引起設備(bei)性能(neng)的(de)(de)(de)衰(shuai)減更為嚴(yan)重。通常的(de)(de)(de)污(wu)染主要有化學(xue)垢,有機物(wu)及(ji)膠體污(wu)染,微生物(wu)污(wu)染等。不同(tong)的(de)(de)(de)污(wu)染表現出的(de)(de)(de)癥(zheng)(zheng)狀(zhuang)是不同(tong)的(de)(de)(de)。不同(tong)的(de)(de)(de)膜公司所提(ti)出的(de)(de)(de)膜污(wu)染的(de)(de)(de)癥(zheng)(zheng)狀(zhuang)也(ye)是有一定的(de)(de)(de)差異。在工程中(zhong)我們(men)發(fa)現,污(wu)染時間的(de)(de)(de)長短(duan)不一樣,其癥(zheng)(zheng)狀(zhuang)也(ye)不一樣。
如:膜發生碳酸(suan)鈣垢污染(ran)(ran),污染(ran)(ran)時(shi)間為(wei)一個星期時(shi),主要(yao)表現(xian)為(wei)脫鹽(yan)(yan)率的迅(xun)速下降,壓差緩慢增大,而產(chan)水量變化不明顯,用檸(ning)檬酸(suan)清洗能(neng)完全(quan)恢復性能(neng)。污染(ran)(ran)時(shi)間為(wei)一年(某純水機),鹽(yan)(yan)通量由(you)最初的2mg/L上(shang)升為37mg/L(原水(shui)為140mg/L~160mg/L),產(chan)水量由(you)230L/h下(xia)降(jiang)為50L/h,用檸檬(meng)酸清洗后,鹽通量降為(wei)7mg/L,產水量上升至(zhi)210L/h。再者污染往往不(bu)是單一的,其表(biao)現的癥狀也有一定(ding)的差別(bie),使得污染的鑒別(bie)更(geng)困難(nan)。
四、反滲透膜的鑒別(bie)污染類(lei)型
鑒別(bie)污(wu)染類型要綜(zong)合原水水質,設計(ji)參數,污(wu)染指數,運行(xing)記錄,設備性能變化及微生物指標等加以(yi)判斷:
1、膠體污染
發生膠體污染時,通(tong)常伴隨(sui)著以(yi)下兩個(ge)特性:A、前處理(li)中微(wei)濾器堵(du)塞(sai)得很快,尤其是(shi)壓差增大(da)很快。B、SDI值通常在2.5以上。
2、微生(sheng)物污染
發(fa)生(sheng)微生(sheng)物污(wu)染時,RO設備的(de)透過水和濃縮水中的(de)細(xi)菌總(zong)數都比較高(gao),平時(shi)一定沒(mei)有按要求進(jin)行保養和消毒。防止超濾RO膜性(xing)能(neng)的損壞。新(xin)的反(fan)滲透膜元件通常浸潤1%NaHSO3和18%的甘油(you)水溶液后貯存(cun)在(zai)密封的塑(su)料袋中。在(zai)塑(su)料袋不破的情況下(xia),貯存(cun)1年左右,也不會影響(xiang)其壽命和性能。當塑料(liao)袋開口后,應(ying)盡快使用,以免(mian)因NaHSO3在空氣中氧化,對元件產生不良影響。因此膜(mo)應盡量(liang)在使用(yong)前開封。設備試機完(wan)后,我們采用(yong)過(guo)兩種方法(fa)保護膜(mo)。設備試機運行兩天(15~24h),然后采用2%的(de)甲(jia)醛溶液保(bao)養;或運行(xing)2~6h后(hou),用(yong)1%的NaHSO3的(de)水溶液進行保(bao)(bao)養(應排(pai)盡(jin)設備管路(lu)中的(de)空氣,保(bao)(bao)證(zheng)設備不漏(lou),關閉所有的(de)進出口閥(fa))。兩(liang)種方(fang)法(fa)均可得到(dao)滿意(yi)的(de)效果。第一種方(fang)法(fa)成本(ben)高些,在閑置時(shi)間長時(shi)使用,第二(er)種方(fang)法(fa)在閑置時(shi)間較短(duan)時(shi)使用。
3、鈣垢
可依據原(yuan)水(shui)水(shui)質及設計參數進行判(pan)斷。對碳酸鹽型水(shui)而(er)言,如果回收率為75%時,設計時投加(jia)了阻垢劑,濃縮液的LSI應小于1;不(bu)投加阻垢劑時濃縮液的LSI應小(xiao)于零(ling),一般不會產生鈣垢。
4、可用1/4英寸的(de)PVC塑料(liao)管插入(ru)組(zu)件(jian)中測試組(zu)件(jian)不同部位的性能變化進行判斷。
5、根據設備性能的(de)變化(hua)判斷污染(ran)的(de)類型。
6、可用(yong)酸洗(如檸(ning)檬酸、稀HCl),根據清(qing)洗(xi)的效(xiao)果(guo)和清(qing)洗(xi)液(ye)判斷(duan)鈣垢,通過清(qing)洗(xi)液(ye)成(cheng)分分析進一步證實(shi)。
7、對清洗液進行化學分析
取(qu)原(yuan)水、清(qing)洗(xi)(xi)原(yuan)液、清(qing)洗(xi)(xi)液,三個樣分析。在確定了污染(ran)的類型后,可按1中的(de)方法(fa)清洗,然后(hou)消毒使(shi)用。在不能(neng)確(que)定污染的(de)類(lei)型時,通常采用清洗+消(xiao)毒+0.1%HCl(pH為3)的步驟清(qing)洗。
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