反滲透膜的使用年限和污染類型

近幾年來(lái)，反滲透技術(shù)的應(yīng)用日益擴(kuò)展到工業(yè)水處理領(lǐng)域，尤其是工業(yè)廢水的循環(huán)和零排放處理。反滲透對(duì)反滲透膜的抗污性、耐洗滌性提出了更高的要求，同時(shí)也對(duì)反滲透膜的濃縮性能提出了更高的期望。碟管反滲透(DTRO)、高壓反滲透(HPRO)、高鹽反滲透(HSRO)等反滲透新產(chǎn)品及新工藝的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

反滲膜是實(shí)現(xiàn)反滲透的核心元件，由仿生生物半透膜制成，具有人工半透特性。通常是由聚合物制成的。例如醋酸纖維素膜，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，其透光率與膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。有些聚合物對(duì)鹽有良好的排斥作用，而水的透過(guò)速度卻不好。有些聚合物材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有較多的親水性基團(tuán)，因此水的透過(guò)速度比較快。因此，一個(gè)令人滿意的反滲透膜應(yīng)該具有適當(dāng)?shù)臐B透能力和脫鹽能力。

反滲透膜應(yīng)具有以下特點(diǎn):

在高流速時(shí)，應(yīng)有的脫鹽速率；

具有較高的機(jī)械強(qiáng)度及使用壽命；

能在較低的工作壓力下發(fā)揮作用；

能夠承受化學(xué)作用和生化作用；

受pH值、溫度等因素的影響不大；

制膜原料來(lái)源簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。

反滲膜的結(jié)構(gòu)，分為不對(duì)稱膜和均相膜兩種。目前所用的膜材料主要是醋酸纖維和芳香型聚酰胺。它的部件有中空纖維，卷，板，框和管。適用于化工行業(yè)，如分離，濃縮，凈化等，主要用于純化水的制備和水處理工業(yè)。

第二，反滲透原理。

反滲法又稱反滲透法，是以壓差作為推動(dòng)力，對(duì)溶液進(jìn)行膜分離，使溶劑與溶液分離。在膜面上給料液施加壓力，當(dāng)壓力超過(guò)其滲透壓時(shí)，溶劑反向自然滲透的方向進(jìn)行反滲透。因此，滲透的溶劑，即滲透物，在膜的低壓側(cè)獲得，而濃縮液在高壓側(cè)獲得。如果用反滲透處理海水，淡水和鹽水可以分別從膜的低壓側(cè)和高壓側(cè)取用。反滲法中，溶劑的滲透率即液體流能N為：

n=Kh(Δp-Δπ)公式中，Kh為滲透系數(shù)，隨著溫度的升高，滲透系數(shù)略有增加；δp是橫過(guò)隔膜的靜壓差；δπ是隔膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。稀液滲透壓的π值：圓周率=iCRT

公式中i是溶質(zhì)分子電離產(chǎn)生的離子數(shù)，C是摩爾濃度，R是摩爾氣體常數(shù)，T是標(biāo)準(zhǔn)溫度。反滲法一般采用不對(duì)稱膜和復(fù)合膜。用于反滲透的設(shè)備，主要是中空纖維型或卷曲型膜分離設(shè)備。反滲透膜能截獲水中各種無(wú)機(jī)離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)，獲得純凈的水。還可以用來(lái)預(yù)濃縮大分子有機(jī)物溶液。該工藝工藝簡(jiǎn)單、能耗低，在過(guò)去20年中得到了快速的發(fā)展。目前已廣泛應(yīng)用于海水淡化和苦咸水(見(jiàn)鹵水)、鍋爐水軟化和廢水處理、離子交換法生產(chǎn)高純水。其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，已應(yīng)用于牛奶和果汁濃縮，生化和生物制劑的分離和濃縮。

第三，反滲透膜的使用壽命。裝備在使用過(guò)程中，除正常的性能衰減外，因污染造成的性能衰減更為嚴(yán)重。常見(jiàn)的污染物包括化學(xué)垢、有機(jī)物、膠體、微生物等。各種污染所表現(xiàn)的癥狀各不相同。對(duì)于膜污染，不同的膜公司提出的癥狀也是不同的。工程學(xué)上發(fā)現(xiàn)，污染時(shí)間不同，癥狀也不同，污染程度也不同。

例如被碳酸鈣污染的膜，污染時(shí)間為1周，脫鹽率急速下降，壓差緩慢上升，但產(chǎn)水量變化不明顯，用檸檬酸清洗后性能恢復(fù)良好。在一年的污染過(guò)程中，鹽通量從2毫克/升增加到37毫克/升(原水140毫克/升~160毫克/升)，產(chǎn)水量從230升/小時(shí)減少到50升/小時(shí)，用檸檬酸清洗后，鹽通量減少到7毫克/升，產(chǎn)水量增加到210升/小時(shí)。而且污染往往并非單一的，其表現(xiàn)癥狀也存在差異，使污染的識(shí)別更加困難。

反滲透膜污染類型的鑒定。

污染類型的識(shí)別應(yīng)綜合判斷原水水質(zhì)、設(shè)計(jì)參數(shù)、污染指數(shù)、操作記錄、設(shè)備性能變化和微生物指標(biāo):

一，膠體污染。

在進(jìn)行前處理的過(guò)程中，出現(xiàn)膠體污染，一般有以下兩種情況：A、微過(guò)濾器在被堵塞時(shí)，壓力差迅速增大；SDI值一般都在2.5以上。

二是微生物污染。

當(dāng)RO設(shè)備發(fā)生微生物污染時(shí)，通過(guò)水和濃縮水中的細(xì)菌總數(shù)較高，平時(shí)未按要求進(jìn)行維護(hù)和消毒。避免RO超濾膜性能受到損害。新型反滲透膜元件通常用1%硝酸根離子和18%甘油水溶液浸透，然后保存在密封的塑料袋中。膠袋不破時(shí)，可存放約一年，且不影響使用壽命及使用性能。在打開(kāi)塑料袋后，應(yīng)盡快使用，以免由于NaHSO3在空氣中的氧化，對(duì)元件造成不良影響。所以使用前應(yīng)盡量將膜開(kāi)封。在完成設(shè)備測(cè)試后，我們采用了兩種保護(hù)膜的方法。儀器試車運(yùn)行兩天(15~24h)，然后使用2%甲醛溶液進(jìn)行保養(yǎng)；或者使用2~6h，使用1%水溶液進(jìn)行保養(yǎng)(應(yīng)排除設(shè)備管道內(nèi)的空氣，確保儀器不泄漏，關(guān)閉所有進(jìn)出口閥)。兩者都能獲得較好的結(jié)果。前者花費(fèi)大，在空閑時(shí)間較長(zhǎng)的時(shí)候使用，而后者則在空閑時(shí)間較短的時(shí)候使用。

三是鈣垢。

可以根據(jù)水源水質(zhì)和設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)進(jìn)行判斷。對(duì)于碳酸鹽型水，當(dāng)回收率為75%時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)投加阻垢劑，濃縮液LSI值應(yīng)小于1；不投加阻垢劑時(shí)，濃縮液LSI值應(yīng)小于0，一般不會(huì)出現(xiàn)鈣垢。

四、可用1/4英寸的PVC塑料管插入組件內(nèi)各測(cè)試組件各部分的性能變化來(lái)判斷。

通過(guò)設(shè)備性能的變化來(lái)判斷污染類型。

可進(jìn)行酸洗(如檸檬酸、稀HCl)，根據(jù)洗滌效果及洗滌液判斷鈣垢，通過(guò)洗滌液成分分析進(jìn)一步確認(rèn)。

七、洗滌液的化學(xué)分析。

提取原水，原洗滌劑，洗滌劑三種樣品進(jìn)行分析。確認(rèn)污染類型后，可按1中的方法進(jìn)行清洗，然后消毒使用。當(dāng)無(wú)法確定污染的類型時(shí)，一般采用清洗+消毒+0.1%HCl(pH為3)步驟進(jìn)行清洗。

反滲透膜更換需要注意的問(wèn)題是什么？一套完整的反滲透系統(tǒng)，有預(yù)處理、反滲透膜處理、后置處理。如果因?yàn)槌鏊|(zhì)問(wèn)題去更換反滲透膜，就需要弄清楚是哪一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題。是預(yù)處理的問(wèn)題，或者操作的問(wèn)題，或者維護(hù)的問(wèn)題，或者是反滲透膜自然衰減的問(wèn)題呢？因?yàn)榉礉B透膜每年的脫鹽率和產(chǎn)水量都會(huì)衰減。所以，需要一一就排查這些問(wèn)題，先去把隱藏的問(wèn)題解決掉，再去決定該臺(tái)設(shè)備的反滲透膜需要不需要更換。