反滲透技術(shù)在原水處理中的應(yīng)用

尹域

摘 要：在各種膜分離技術(shù)中，反滲透技術(shù)是近年來我國應(yīng)用最成功、發(fā)展最快、普及最廣的一種，具有能耗低、無污染、工藝先進(jìn)、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合工業(yè)水公司除鹽水車間反滲透工藝在原水水處理應(yīng)用的實(shí)際情況，就反滲透的基本原理，闡述了反滲透系統(tǒng)中膜系統(tǒng)的應(yīng)用和維護(hù)。

關(guān)鍵詞：反滲透;水處理應(yīng)用;膜系統(tǒng);污染;維護(hù)

1 反滲透膜分離的原理

反滲透過程是滲透的逆過程，滲透是一自然現(xiàn)象，當(dāng)用半透膜將水和具有一定濃度的溶液隔開時(shí)，水將通過膜向溶液側(cè)自發(fā)流動(dòng)。即溶劑從稀溶液側(cè)滲透到濃溶液側(cè)，這就是以濃度差為推動(dòng)力的滲透現(xiàn)象。滲透的結(jié)果是濃溶液一側(cè)液面不斷上升，直到液面差達(dá)到一定高度靜止不變，兩側(cè)液面的靜壓差就是滲透壓。如果在濃溶液一側(cè)施加大于滲透壓的壓力，濃溶液一側(cè)的溶劑會(huì)穿過反滲透膜進(jìn)入低濃度一側(cè)，這即是反滲透過程。

2 反滲透膜的性能

2.1 分離性

反滲透中以脫鹽的能力來表示分離性，表征指標(biāo)是脫鹽率或透鹽率，透鹽率是指產(chǎn)水中鹽含量與進(jìn)水中鹽含量的比值。脫鹽率與透鹽率相對，兩者相加之和為100%。反滲透復(fù)合膜在標(biāo)準(zhǔn)情況下，對各種離子的脫鹽率通常在99%以上。

2.2 透過性

對于最常見的水溶液體系，透過性一般以單位時(shí)間透過單位膜面積的水流量來表示，也即水通量。在相同的條件下，水通量越大越好。水通量受操作因素的影響比較大，操作壓力、水質(zhì)濃度、運(yùn)行溫度等都對水通量有影響。

2.3 物化穩(wěn)定性

物化穩(wěn)定性主要是指膜片的耐熱性、抗酸堿性、抗氧化性、機(jī)械輕度等等，對于不同的品牌反滲透膜的極限使用條件各不相同，大部分產(chǎn)品最大操作溫度不超過50℃，連續(xù)操作的pH 4.0-11.0，要求余氯小于 0.1 mg/L。

3 影響反滲透膜性能的因素

3.1 操作壓力

水通量的增加與壓力成正比，在不增加膜面積的情況下，只需增加進(jìn)水壓力就能獲得較大的水通量，但這樣會(huì)造成能量的大量消耗和對膜元件的破壞，脫鹽率與壓力一般也成正比，但隨著膜元件類型的不同，變化趨勢有所差異。

3.2 溫度

溫度對脫鹽率和產(chǎn)水量的影響非常大，當(dāng)溫度升高時(shí)，由于水粘度的降低，產(chǎn)水量會(huì)隨之增加，一般在相同的操作壓力下，溫度每上升或下降1℃，產(chǎn)水量可增大或降低3-4%。溫度對脫鹽率的影響與膜材質(zhì)有關(guān)，一般來講溫度升高脫鹽率降低。針對溫度對膜性能的影響，膜生產(chǎn)商都給出相應(yīng)的溫度校正系數(shù)，用于將系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。

3.3 給水含鹽量

在一定的壓力下，當(dāng)給水中含鹽量增高時(shí)，由于給水滲透壓變高，有效壓力隨之降低，產(chǎn)水量會(huì)減少。

3.4 回收率

在壓力一定的情況下，回收率提高，濃水產(chǎn)量減少，濃差極化加重，滲透壓升高，有效壓力降低，最終導(dǎo)致產(chǎn)水量的下降和脫鹽率的降低。

4 反滲透膜化學(xué)清洗效果的影響因素

膜清洗過程中，清洗效果會(huì)受到清洗種類、清洗溫度、清洗時(shí)間、清洗壓力和清洗流速等因素的影響。

4.1 清洗劑的種類

這是影響反滲透膜清洗效果的最重要因素，針對不同的膜污染，選擇對應(yīng)的酸性或堿性清洗劑，在一次清洗后可以達(dá)到較好的性能恢復(fù)。錯(cuò)誤的清洗藥劑不僅不能達(dá)到清洗效果，而且需要二次或多次清洗，浪費(fèi)藥劑。

4.2 清洗劑的濃度

針對一定污染程度的膜元件，提高洗劑的濃度，有利于污染物與藥劑充分反應(yīng)。超過一定程度后，提高清洗藥劑的濃度也不會(huì)有明顯改善。但用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿作為清洗劑時(shí)，高濃度會(huì)對膜元件造成不可恢復(fù)的傷害。

4.3 清洗時(shí)間

化學(xué)清洗的本質(zhì)是清洗劑與膜表面污染物的反應(yīng)，延長清洗時(shí)間有利于反應(yīng)進(jìn)行徹底，但過度延長或增加清洗次數(shù)不會(huì)有明顯改善，反而使洗液對膜分離層造成損害，降低了膜元件的性能。清洗時(shí)間的長短對清洗藥劑與膜面污染物之間的化學(xué)反應(yīng)有著重要的影響。在本車間，使用酸堿藥劑對膜進(jìn)行清洗，清洗時(shí)間應(yīng)在2h以內(nèi)。

4.4 清洗溫度

溫度對膜的化學(xué)穩(wěn)定性和清洗效果有直接的影響。清洗劑與污染物的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，適當(dāng)?shù)奶岣邷囟?，能夠加快反?yīng)的速度，提高清洗效果。在本車間實(shí)驗(yàn)表明：在其他條件一致的情況下，提高清洗劑溫度不僅使膜元件通量大幅度提高，而且脫鹽率也有增加。但溫度不能無限制的提高，應(yīng)該在膜元件可承受的溫度范圍內(nèi)，通常在45℃以內(nèi)。

綜上所述，本文主要對反滲透膜分離的原理和反滲透膜性能進(jìn)行了闡述，研究表明，壓力、溫度是影響反滲透膜性能的重要參數(shù)，它們對膜通量的影響顯著，回收率、pH和給水含鹽量是影響反滲透膜性能的因素，但影響程度均不顯著。反滲透膜清洗效果受到清洗種類、清洗溫度、清洗時(shí)間、清洗壓力和清洗流速等因素的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]李德忠.反滲透技術(shù)在水處理中的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2014（08）.

[2]倪國強(qiáng)，解田，胡宏，等.反滲透技術(shù)在水處理中的應(yīng)用進(jìn)展[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2012（10）.

[3]余春燕，周華珍.反滲透在水處理技術(shù)中的應(yīng)用[J].能源環(huán)境保護(hù)，2010（04）.