再生廢棄反滲透膜的性能分析

羅美蓮 陳朝猛

摘 要：對(duì)比分析了新的反滲透膜和再生的廢棄反滲透膜的運(yùn)行性能。結(jié)果表明：運(yùn)行200h后，新膜元件脫鹽率下降了1.7%、水通量下降了21%，而再生膜元件脫鹽率下降了10.4%、水通量?jī)H下降了14%。再生膜與新膜相比，對(duì)葡萄糖和蔗糖的去除率明顯降低，約降低了20%。

關(guān)鍵詞：廢棄反滲透膜；再生膜；性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.050

反滲透膜由于其卓越的分離，在純水和超純水的制備、污廢水處理、醫(yī)藥、化工和食品等行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用[1]。然而，水處理運(yùn)行中不可避免的膜污染會(huì)導(dǎo)致膜元件性能的下降，一般反滲透系統(tǒng)運(yùn)行兩至三年就須更換一次膜元件，使得反滲透膜在工程應(yīng)用成本較高，上缺乏經(jīng)濟(jì)性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年約四十多萬(wàn)支廢棄的4英寸和8英寸的大型反滲透膜元件，廢棄的反滲透膜不僅造成資源的浪費(fèi)[2]，對(duì)自然環(huán)境也形成一個(gè)巨大的壓力。因此，探究廢棄反滲透膜元件的再應(yīng)用具有重大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

1 實(shí)驗(yàn)部分

本實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)用的膜組件為世韓CSM2012-100規(guī)格的聚酰胺卷式反滲透膜元件，是經(jīng)過(guò)有機(jī)污染后廢棄的膜元件。新膜元件在測(cè)試條件為NaCl濃度300mg/L、給水溫度25℃、給水壓力0.3MPa、回收率35%時(shí)，新膜元件的脫鹽率為97.5%、水通量為0.467L/（min·m2）。

將廢棄膜元件經(jīng)過(guò)常規(guī)的酸堿清洗，再經(jīng)過(guò)質(zhì)量濃度為18%的NaClO處理后，得到再生反滲透膜元件。廢棄反滲透膜元件經(jīng)過(guò)氧化再生后，從脫鹽率、水通量、產(chǎn)水 SDI等方面進(jìn)行再生膜元件運(yùn)行性能分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 脫鹽率

脫鹽率是反滲透膜元件最重要的性能參數(shù)之一。反滲透膜元件也正是由于其卓越的脫鹽性能而廣泛應(yīng)用于純水制備等場(chǎng)所。新膜隨運(yùn)行時(shí)間脫鹽率的變化如圖1所示，再生膜脫鹽率隨運(yùn)行時(shí)間的變化如圖2所示。新膜元件初始脫鹽率為97.5%，而再生膜經(jīng)過(guò)氧化劑氧化后，初始脫鹽為45%，其原因是膜表面分離層的化學(xué)基團(tuán)和形態(tài)結(jié)構(gòu)因NaClO氧化作用發(fā)生不可逆破壞[3]，導(dǎo)致脫鹽性能明顯下降。新膜在運(yùn)行40h后脫鹽率開(kāi)始有所下降，而再生膜在運(yùn)行60h后才開(kāi)始有所降低。運(yùn)行200h后，新膜元件脫鹽率下降了1.7%，而再生膜元件脫鹽率下降了10.4%。說(shuō)明再生膜元件抗污染性能較新膜明顯下降。再生膜元件雖然脫鹽率低，但是仍然具有部分除鹽特性，在某些脫鹽率要求較低的場(chǎng)合仍具有可應(yīng)用性。

2.2 膜通量

膜通量是反滲透膜元件最重要的性能參數(shù)之一。單位能耗下，膜通量越高，產(chǎn)水量越大，工程應(yīng)用成本就越低。新的反滲透膜和廢棄后經(jīng)過(guò)NaClO處理后再生反滲透膜隨著運(yùn)行時(shí)間的變化其膜通量變化如圖3所示。經(jīng)過(guò)氧化后的再生膜，其水通量較新膜而言，提高了20%。這是因?yàn)樵谘趸^(guò)程中，膜表面的致密層受到一定程度的損傷，導(dǎo)致膜元件水通量變大。在200h的運(yùn)行時(shí)間下，新膜元件會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)水通量逐漸降低，而再生膜在運(yùn)行100h內(nèi)水通量基本沒(méi)有變化。此后新膜和再生膜類(lèi)似，水通量逐漸下降。在200h的運(yùn)行時(shí)間下，新膜水通量下降了21%，而再生膜水通量?jī)H下降了14%。這主要也是由于膜面致密層被改變而引起的。

2.3 對(duì)水體中有機(jī)物的去除率

本文選擇了乙醇、葡萄糖、蔗糖、若丹明B四種有機(jī)物，對(duì)新的反滲透膜和再生膜進(jìn)行有機(jī)物脫除率測(cè)試。再生膜與新膜相比，對(duì)乙醇、葡萄糖和蔗糖的去除率明顯降低，約降低了20%。

3 結(jié)果與討論

運(yùn)行200h后，新膜元件脫鹽率下降了1.7%、水通量下降了21%，而再生膜元件脫鹽率下降了10.4%、水通量?jī)H下降了14%，再生膜元件脫鹽率的變化說(shuō)明再生膜抗污染性能較新膜明顯下降，但能保持較高水通量是再生膜的優(yōu)點(diǎn)。再生膜與新膜相比，對(duì)葡萄糖和蔗糖的去除率明顯降低，約降低了20%。再生膜在某些要求較低的場(chǎng)合以及反滲透膜的預(yù)處理領(lǐng)域仍具有可應(yīng)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱建平.反滲透膜元件的鐵污染清洗[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，15（03）：196-198.

[2]靖大為，朱建平，李寶光，吉衛(wèi).氧化改性反滲透膜元件的性能及應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2011，2（31）：82-84.

[3]周柏青.全膜法水處理技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

基金項(xiàng)目：湖南省教育廳2016年科學(xué)研究項(xiàng)目（廢棄反滲透膜元件的再利用與清洗研究，16C0389）

作者簡(jiǎn)介：羅美蓮（1984-），女，湖南婁底人，碩士，講師，研究方向：水處理技術(shù)。