反滲透膜壽命與鑒別污染類型
2020-10-07 來(lái)自: 衡美水處理公眾平臺(tái) 瀏覽次數(shù):1058
衡美水處理為您介紹一種經(jīng)久耐用、性能優(yōu)越的水處理設(shè)備耗材——反滲透膜,并為您詳細(xì)分析反滲透膜壽命與鑒別污染類型。
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。
一、反滲透膜應(yīng)具有以下特征:
1、在高流速下應(yīng)具有脫鹽率;
2、具有較高機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命;
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??;
6、制膜原料來(lái)源容易,加工簡(jiǎn)便,成本低廉。
反滲透膜的結(jié)構(gòu),有非對(duì)稱膜和均相膜兩類。當(dāng)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、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。
二、反滲透原理
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?!?/span>
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?!?/span>
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?!》礉B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。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(kuò)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(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,用檸檬酸清洗能完全恢復(fù)性能。污染時(shí)間為一年(某純水機(jī)),鹽通量由開始的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)的癥狀也有差別,使得污染的鑒別更困難。
四、反滲透膜的鑒別污染類型
鑒別污染類型要綜合原水水質(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)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%的甲醛溶液保養(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。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。在確定了污染的類型后,可按1中的方法清洗,然后消毒使用。在不能確定污染的類型時(shí),通常采用清洗+消毒+0.1%HCl(pH為3)的步驟清洗。
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