膜知識(shí)及應(yīng)用手冊(cè)

1、膜知識(shí)及應(yīng)用手冊(cè)一、概述 膜分離技術(shù)是近幾十年發(fā)展起來的高新技術(shù)，這些年發(fā)展尤為迅速。 年等人第一次提出用反滲透技術(shù)進(jìn)行海水淡化，年和研制出了第一張具有實(shí)用價(jià)值的反滲透膜，這標(biāo)志著現(xiàn)代膜科學(xué)技術(shù)的誕生。中國(guó)對(duì)膜的研究開發(fā)和使用已經(jīng)有多年的歷史。目前微濾、滲析、電滲析、人工腎、反滲透、超濾、納濾、氣體分離、無機(jī)膜、滲透汽化、液膜、控制釋放以及膜接觸和膜擇應(yīng)器等技術(shù)正在廣泛用于石油、化工、環(huán)保、能源、電子、重工、輕工、食品、飲料、醫(yī)藥和生物工程等行業(yè)中，并產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，目前應(yīng)用越來越廣，作用也越來越大。 膜可以是固相、液相、甚至是氣相的。用各種天然或人工材料制造出來的膜

2、品種繁多，在物理、化學(xué)、生物性質(zhì)上呈現(xiàn)出各種各樣的特性。一直以來，膜的概念都沒有明確的定義，從事不同領(lǐng)域研究的專家們對(duì)于膜的定義理解并不完全相同，不過表達(dá)的基本意思是一樣的。1984年，Lakshminarayanaiah把膜廣義地定義為“起柵欄作用，阻止塊體移動(dòng)而允許一個(gè)或幾個(gè)物類有序通過的相”。膜從廣義上可定義為兩相之間的一個(gè)不連續(xù)區(qū)間。這個(gè)區(qū)間的三維量度中的一度和其余兩度相比要小的多。 然而對(duì)于許多人來說，膜還是一個(gè)陌生的字眼，其實(shí)膜就在我們身邊。如水、果汁、牛奶、保健品、中藥、茶食品、飲料、調(diào)味品等我們隨時(shí)可能接觸到的，都會(huì)用到膜分離技術(shù)。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，膜分離技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

3、不但會(huì)越來越廣泛，而且其會(huì)被越來越多的人認(rèn)識(shí)和接受。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2001年全世界膜和膜組件的銷售額已接近80億美元，成套設(shè)備和膜工程的市場(chǎng)則已達(dá)到數(shù)百億美 元，而且每年還在以10%20%的幅度遞增，顯示出這一新興產(chǎn)業(yè)的廣闊前景. 我們公司在膜法物料提取領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，已成功開發(fā)出不少微濾、超濾、納濾、反滲透膜的應(yīng)用工藝。以下針對(duì)微濾、超濾、納濾、反滲透膜的性質(zhì)，結(jié)合我們公司生產(chǎn)的膜組件成套設(shè)備，作一些介紹，希望對(duì)大家有些幫助 二 脫鹽技術(shù)及膜法分離過程 目前常規(guī)的過濾過程可以按照脫除顆粒的大小進(jìn)行分類，傳統(tǒng)的懸浮物的過濾是通過水流垂直流過過濾介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的，全部的水量完全通過過濾介質(zhì)，全部變

4、成出水流出系統(tǒng)，類似的過濾過程包括：濾芯式過濾、袋式過濾、砂濾和多介質(zhì)過濾。這種大顆粒過濾形式僅僅對(duì)粒徑大于1 微米的不溶性固體顆粒有效。為了除去更小的顆粒和可溶性鹽類，必須使用錯(cuò)流式的膜過濾，錯(cuò)流式膜過濾對(duì)與膜表面平行的待處理流體施加壓力，其中部分流體就透過了膜表面，流體中的顆粒等被排除在濃水中，由于流體連續(xù)地流過膜表面，被排除的顆粒不會(huì)在膜表面上累積，而是被濃水從膜面上帶走了，因此一股流體就變成兩股流體，即透過液和濃縮液。膜法液體分離技術(shù)一般可分為四類：微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)，它們的過濾精度按照以上順序越來越高。錯(cuò)流過濾示意圖進(jìn)水 泵半透膜濃水閥濃水產(chǎn)水微

5、濾(MF) 微濾能截留0.11 微米之間的顆粒，微濾膜允許大分子有機(jī)物和溶解性固體（無機(jī)鹽）等通過，但能阻擋住懸浮物、細(xì)菌、部分病毒及大尺度的膠體的透過，微濾膜兩側(cè)的運(yùn)行壓差（有效推動(dòng)力）一般為0.7bar。 我們公司微濾膜的應(yīng)用相對(duì)較少,其中一例是在南通檸檬酸項(xiàng)目中對(duì)BaSO4的截留. 含CaSO4 物料含BaSO4 晶體加BaCL2 微濾納濾納濾清液下道工序過濾清液廢 液超濾(UF) 超濾能截留0.0020.1 微米之間的顆粒和雜質(zhì)，超濾膜允許小分子物質(zhì)和溶解性固體（無機(jī)鹽）等通過，但將有效阻擋住膠體、蛋白質(zhì)、微生物和大分子有機(jī)物，用于表征超濾膜的切割分子量一般介于1,000100,000

6、 之間，超濾膜兩側(cè)的運(yùn)行壓差一般為17bar。 我們對(duì)氨基酸等發(fā)酵液的處理,常采用30萬管膜過濾掉其中的微生物和大分子有機(jī)物.發(fā)酵液過濾液3英寸管式膜納濾(NF) 納濾是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，它因能截留物質(zhì)的大小約為1 納米（0.001 微米）而得名，納濾的操作區(qū)間介于超濾和反滲透之間，它截留有機(jī)物的分子量大約為200400 左右(也有報(bào)道說在200-1000)，截留溶解性鹽的能力為2098%之間，對(duì)單價(jià)陰離子鹽溶液的脫除率低于高價(jià)陰離子鹽溶液，如氯化鈉及氯化鈣的脫除率為2080%而硫酸鎂及硫酸鈉的脫除率為9098%。納濾膜一般用于去除地表水的有機(jī)物和色度，脫除井水的硬度及放射性鐳

7、，部分去除溶解性鹽，濃縮食品以及分離藥品中的有用物質(zhì)等，納濾膜兩側(cè)運(yùn)行壓差一般為3.516bar。 我們常用M5-1納濾膜進(jìn)行物料的脫色處理M5-1 納 濾 4 0 4 0 膜納允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價(jià)離子透過的一種功能性的半透膜稱為納濾膜；反滲透(RO) 反滲透是最精密的膜法液體分離技術(shù)，它能阻擋所有溶解性鹽及分子量大于100 的有機(jī)物，但允許水分子透過，醋酸纖維素反滲透膜脫鹽率一般可大于95%，反滲透復(fù)合膜脫鹽率一般大于98%。它們廣泛用于海水及苦咸水淡化，鍋爐給水、工業(yè)純水及電子級(jí)超純水制備，飲用純凈水生產(chǎn)，廢水處理及特種分離等過程，在離子交換前使用反滲透可大幅度地降低操作費(fèi)

8、用和廢水排放量。反滲透膜兩側(cè)的運(yùn)行壓差當(dāng)進(jìn)水為苦咸水時(shí)一般大于5bar，當(dāng)進(jìn)水為海水時(shí)，一般低于84bar。 我們常用反滲透M1-1膜濃縮物料和制備純水。M1-1反滲透4040膜 允許溶劑分子透過而不允許溶質(zhì)分子透過的一種功能性的半透膜稱為反滲透膜；反滲透和納濾過程 滲透和反滲透及納濾必須與具有允許溶劑(水分子)透過的半透膜(反滲透膜或納濾膜)聯(lián)系在一起才有意義，才會(huì)出現(xiàn)滲透現(xiàn)象和反滲透或納濾操作。水分子擴(kuò)散經(jīng)過半透膜進(jìn)入濃溶液側(cè)以平衡溶液的離子強(qiáng)度，在平衡點(diǎn)，濃溶液和稀溶液間的高度差對(duì)應(yīng)兩側(cè)間的滲透壓差施加超過滲透壓的壓力反向水分子的流動(dòng)方向，因而定義為反滲透濃溶液稀溶液濃溶液稀溶液 壓力

9、滲 透 反 滲 透膜元件：將反滲透或納濾膜膜片與進(jìn)水流道網(wǎng)格、產(chǎn)水流道材料、產(chǎn)水中心管和抗應(yīng)力器等用膠粘劑等組裝在一起，能實(shí)現(xiàn)進(jìn)水與產(chǎn)水分開的反滲透或納濾過程的最小單元稱為膜元件；由膜片粘成的濾袋產(chǎn)水中心管 卷 制 卷 膜 流 道膜組件：膜元件安裝在受壓力的壓力容器外殼內(nèi)構(gòu)成膜組件；膜組件膜裝置：由膜組件、儀表、管道、閥門、高壓泵、保安濾器、就地控制盤柜和機(jī)架組成的可獨(dú)立運(yùn)行的成套單元膜設(shè)備稱為膜裝置，膜過濾過程通過膜裝置來實(shí)現(xiàn)膜系統(tǒng)：針對(duì)特定水源條件和產(chǎn)水要求設(shè)計(jì)的，由預(yù)處理、加藥裝置、增壓泵、 水箱、膜裝置和電氣儀表連鎖控制的完整膜法處理工藝過程稱為系統(tǒng)。 影響反滲透和納濾膜性能的因素 產(chǎn)

10、水通量和脫除率是反滲透和納濾過程中的關(guān)鍵參數(shù)，針對(duì)特定系統(tǒng)條件，通量和脫除率是膜的本征特性，而膜系統(tǒng)的水通量和脫除率則主要受壓力、溫度、回收率、進(jìn)水含鹽量和pH 值影響。本文將對(duì)這些關(guān)鍵術(shù)語給出定義并扼要介紹影響反滲透和納濾膜性能的因素，如操作壓力、溫度、進(jìn)水含鹽量、產(chǎn)水回收率和系統(tǒng)pH 值。定義回收率： 指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分率。膜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于預(yù)設(shè)的 進(jìn)水水質(zhì)而定的，設(shè)置在濃水管道上的濃水閥可以調(diào)節(jié)并設(shè)定回收率?；厥章食３ＯＭ畲蠡员惬@得最大的產(chǎn)水量，但是應(yīng)該以膜系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)因鹽類等雜質(zhì)的過飽和發(fā)生沉淀為它的極限值。脫鹽率： 通過反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中除去總可溶性的雜質(zhì)濃

11、度的百分率，或通過納濾膜 脫除特定組份如二價(jià)離子或有機(jī)物的百分?jǐn)?shù)。透鹽率： 脫鹽率的相反值，它是進(jìn)水中溶解性的雜質(zhì)成份透過膜的百分率。滲透液： 經(jīng)過膜系統(tǒng)產(chǎn)生的凈化產(chǎn)水。流量： 流量是指進(jìn)入膜元件的進(jìn)水流率，常以每小時(shí)立方米（m3/h）或每分鐘加侖表示（gpm）。通量： 以單位膜面積透過液的流率，通常以每小時(shí)每平方米升（l/m2h）或每天每平方英尺加侖表示（gfd）。稀溶液： 凈化后的水溶液，為反滲透或納濾系統(tǒng)的產(chǎn)水。濃溶液： 未透過膜的那部分溶液，如反滲透或納濾系統(tǒng)的濃縮水。壓力的影響 進(jìn)水壓力影響RO 和NF 膜的產(chǎn)水通量和脫鹽率，我們知道滲透是指水分子從稀溶液側(cè)透過膜進(jìn)入濃溶液側(cè)的流動(dòng)，

12、反滲透和納濾技術(shù)即在進(jìn)水水流側(cè)施加操作壓力以克服自然滲透壓。當(dāng)高于滲透壓的操作壓力施加在濃溶液側(cè)時(shí)，水分子自然滲透的流動(dòng)方向就會(huì)被逆轉(zhuǎn)，部分進(jìn)水（濃溶液）通過膜成為稀溶液側(cè)的凈化產(chǎn)水。產(chǎn)水通量脫鹽率壓 力進(jìn)水壓力對(duì)脫鹽率和產(chǎn)水通量的作用 圖 1正如圖1 所示，透過膜的水通量增加與進(jìn)水壓力的增加存在直線關(guān)系，增加進(jìn)水壓力也增加了脫鹽率，但是兩者間的變化關(guān)系沒有線性關(guān)系，而且達(dá)到一定程度后脫鹽率將不再增加。由于RO 和NF 膜對(duì)進(jìn)水中的溶解性鹽類不可能絕對(duì)完美地截留，總有一定量的透過量，隨著壓力的增加，因?yàn)槟ね高^水的速率比傳遞鹽分的速率快，這種透鹽率的增加得到迅速地克服。但是，通過增加進(jìn)水壓力提高

13、鹽分的排除率有上限限制，正如圖1 脫鹽率曲線的平坦部分所示那樣，超過一定的壓力值，脫鹽率不再增加，某些鹽分還會(huì)與水分子耦合一同透過膜。溫度的影響 如圖2 所示，膜系統(tǒng)產(chǎn)水電導(dǎo)對(duì)進(jìn)水溫度的變化非常敏感，隨著水溫的增加，水通量幾乎線性地增大，這主要?dú)w功于透過膜的水分子的粘度下降、擴(kuò)散能力增加。增加水溫會(huì)導(dǎo)致脫鹽率降低或透鹽率增加，這主要是因?yàn)辂}分透過膜的擴(kuò)散速率會(huì)因溫度的提高而加快所致。產(chǎn)水通量脫鹽率進(jìn)水溫度對(duì)通量和脫鹽率的作用 圖 2溫 度鹽濃度的影響 滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度和種類的函數(shù)，鹽濃度增加，滲透壓也增加，因此需要逆轉(zhuǎn)自然滲透流動(dòng)方向的進(jìn)水驅(qū)動(dòng)壓力大小主要取決于進(jìn)水中的含鹽量。

14、圖3 表明，如果壓力保持恒定，含鹽量越高，通量就越低，滲透壓的增加抵銷了進(jìn)水推動(dòng)力，同時(shí)如圖3 所示，水通量降低，增加了透過膜的鹽通量（降低了脫鹽率）。產(chǎn)水量脫鹽率增加鹽濃度對(duì)產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 圖 3鹽濃度回收率的影響 通過對(duì)進(jìn)水施加壓力當(dāng)濃溶液和稀溶液間的自然滲透流動(dòng)方向被逆轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)反滲透過程。如果回收率增加（進(jìn)水壓力恒定），殘留在原水中的含鹽量更高，自然滲透壓將不斷增加直至與施加的壓力相同，這將抵銷進(jìn)水壓力的推動(dòng)作用，減慢或停止反滲透過程，使?jié)B透通量降低或甚至停止（參見圖4） RO 系統(tǒng)最大可能回收率并不一定取決于滲透壓的限制，往往取決于原水中的含鹽量和它們?cè)谀っ嫔弦l(fā)生沉淀的傾向，

15、最常見的微溶鹽類是碳酸鈣、硫酸鈣和硅，應(yīng)該采用原水化學(xué)處理方法阻止鹽類因膜的濃縮過程引發(fā)的結(jié)垢。脫鹽率 通量回收率 圖 4pH 值的影響 各種反滲透和納濾膜元件適用的pH 值范圍相差很大，膜脫鹽率特性取決于pH 值，水通量也會(huì)受到影響，圖6 表明FILMTEC FT30 膜在寬廣的pH 范圍內(nèi)水通量和脫鹽率相當(dāng)穩(wěn)定。脫鹽率水通量PH 對(duì)脫鹽率和水通量的影響第4 部分水化學(xué)與預(yù)處理4-1 序言 為了提高膜系統(tǒng)效率，必須對(duì)物料進(jìn)行有效地預(yù)處理。針對(duì)原水水質(zhì)情況和系統(tǒng)回收率等主要設(shè)計(jì)參數(shù)要求，選擇適宜的預(yù)處理工藝，就可以減少污堵、結(jié)垢和膜降解，從而大幅度提高系統(tǒng)效能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)水量、脫鹽率、回收率和

16、運(yùn)行費(fèi)用的最優(yōu)化?！疚鄱隆慷x為有機(jī)物和膠體在膜面上的沉積?！窘Y(jié)垢】定義為部分鹽類的濃度超過其溶度積在膜面上的沉淀，例如碳酸鈣、硫酸鋇、硫 酸鈣、硫酸鍶、氟化鈣和磷酸鈣等?！灸そ到狻慷x為膜元件性能的衰減。 預(yù)處理必須考慮全系統(tǒng)連續(xù)可靠運(yùn)行的需要，例如，若混凝澄清池設(shè)計(jì)或操作不合理時(shí)，會(huì)對(duì)砂濾器或多介質(zhì)濾器產(chǎn)生超過其極限的負(fù)荷。這樣的不合理預(yù)處理常常造成膜的頻繁清洗，其結(jié)果是清洗費(fèi)用、停機(jī)時(shí)間和系統(tǒng)性能的衰減將會(huì)十分明顯。 當(dāng)難溶鹽類在膜元件內(nèi)不斷被濃縮且超過其溶解度極限時(shí)，它們就會(huì)在反滲透或納濾膜膜面上發(fā)生結(jié)垢，如果反滲透水處理系統(tǒng)采用50%回收率操作時(shí)，其濃水中的鹽濃度就會(huì)增加到進(jìn)水濃度的

17、兩倍，回收率越高，產(chǎn)生結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)性就越大。目前出于水源短缺或?qū)Νh(huán)境影響的考慮，設(shè)置反滲透濃水回收系統(tǒng)以提高回收率成為一種習(xí)慣做法，在這種情況下，采取精心設(shè)計(jì)、考慮周全的結(jié)垢控制措施和防止微溶性鹽類超過其溶解度而引發(fā)沉淀與結(jié)垢尤為重要，RO/NF 系統(tǒng)中，常見的難溶鹽為CaSO4、CaCO3 和SiO2，其它可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢的化合物為CaF2、BaSO4、SrSO4 和Ca3(PO4)2，下表列舉了難溶無機(jī)鹽的溶度積數(shù)據(jù)。 總含鹽量（TDS）。總有機(jī)物含量（TOC）為了防止膜面上發(fā)生無機(jī)鹽結(jié)垢，應(yīng)采用如下措施：4-3.2 加酸大多數(shù)地表水和地下水中的CaCO3幾乎呈飽和狀態(tài)，由下式可知CaCO3的

18、溶解度取決于pH 值：Ca2+ + HCO3 H+ + CaCO3因此，通過加入酸中的H+，化學(xué)平衡可以向左側(cè)轉(zhuǎn)移，使碳酸鈣維持溶解狀態(tài)，所用酸的品質(zhì)必須是食品級(jí)。在大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)，硫酸比鹽酸更易于使用，但是另一方面，進(jìn)水中硫酸根的含量增加了，就硫酸鹽垢而言，問題會(huì)嚴(yán)重。CaCO3 在濃水中更具有溶解的傾向，而不是沉淀，對(duì)于苦咸水而言，可根據(jù)朗格利爾指數(shù)(LSI)，對(duì)于海水可根據(jù)斯蒂夫和大衛(wèi)飽和指數(shù)(S&DSI)，表示這種趨于溶解的傾向。在飽和pHs 的條件下，水中CaCO3處于溶解與沉淀之間的平衡狀態(tài)。LSI 和S&DSI 的定為：LSI = pH pHs （TDS 10,000 mg/L

19、）S&DSI = pH pHs （TDS 10,000 mg/L）僅采用加酸控制碳酸鈣結(jié)垢時(shí)，要求濃水中的LSI 或S&DSI 指數(shù)必須為負(fù)數(shù)，加酸僅對(duì)控制碳酸鹽垢有效。4-3.3 加阻垢劑阻垢劑可以用于控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢，通常有三類阻垢劑：六偏磷酸鈉(SHMP)、有機(jī)磷酸鹽和多聚丙烯酸鹽。相對(duì)聚合有機(jī)阻垢劑而言，六偏磷酸鈉價(jià)廉但不太穩(wěn)定，它能少量的吸附于微晶體的表面，阻止結(jié)垢晶體的進(jìn)一步生長(zhǎng)和沉淀。但須使用食品級(jí)六偏磷酸鈉，還應(yīng)防止SHMP 在計(jì)量箱中發(fā)生水解，一旦水解，不僅會(huì)降低阻垢效率，同時(shí)也有產(chǎn)生磷酸鈣沉淀的危險(xiǎn)。因此，目前極少使用SHMP，有機(jī)磷酸鹽效果更好也更穩(wěn)定，

20、適應(yīng)于防止不溶性的鋁和鐵的結(jié)垢，高分子量的多聚丙烯酸鹽通過分散作用可以減少SiO2結(jié)垢的形成。但是聚合有機(jī)阻垢劑遇到陽離子聚電解質(zhì)或多價(jià)陽離子時(shí)，可能會(huì)發(fā)生沉淀反應(yīng)，例如鋁或鐵，所產(chǎn)生的膠狀反應(yīng)物，非常難以從膜面上除去。對(duì)于阻垢劑的加入量，請(qǐng)咨詢阻垢劑供應(yīng)商。必須避免過量加入，因?yàn)檫^量的阻垢劑對(duì)膜而言也是污染物。在含鹽量為35,000mg/L 的海水反滲透系統(tǒng)中，結(jié)垢問題沒有苦咸水中那樣突擊，海水受濃水滲透壓所困，其系統(tǒng)回收率在3045%之間，但為安全起見，當(dāng)運(yùn)行回收率高于35%時(shí)，推薦使用阻垢劑。陽離子聚電介質(zhì)可能會(huì)與負(fù)電性的阻垢劑發(fā)生協(xié)同沉淀反應(yīng)并污染膜表面，必須保證當(dāng)添加陰離子阻垢劑時(shí)，

21、水中不存在明顯的陽離子聚合物?；衔锓肿邮綔囟热荻确eKsp-LogKsp氫氧化鋁磷酸鋁碳酸鋇硫酸鋇氟化鈣磷酸鈣硫酸鈣氫氧化亞鐵硫化亞鐵氫氧化鐵水合磷酸鐵碳酸鉛氟化鉛硫酸鉛氨化磷酸鎂碳酸鎂氟化鎂氫氧化鎂磷酸鎂氫氧化錳強(qiáng)酸陽樹脂軟化可以使用Na+離子置換和除去水中結(jié)垢如 Ca+ . Ba2+和Sr2+.交換飽和后的離子交換樹脂用 NaCL再生，這一過程稱為原水軟化處理。4-3.5 弱酸陽樹脂脫堿度采用弱酸陽離子交換樹脂脫堿度主要是大型苦咸水處理系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)部分軟化以達(dá)到節(jié)約再生劑的目的。在這一過程中，僅僅與重碳酸根相同量的暫時(shí)硬度中的Ca2+、Ba2+和Sr2+等為H+所取代而被除去，這樣原水

22、的pH 值會(huì)降低到45。由于樹脂的酸性基團(tuán)為羧基，當(dāng)pH 達(dá)到4.2 時(shí)，羧基不再解離，離子交換過程也就停止了。因此，僅能實(shí)現(xiàn)部分軟化，即與重碳酸根相結(jié)合的結(jié)垢陽離子可以被除去。因此這一過程對(duì)于重碳酸根含量高的水源較為理想，重碳酸根也可轉(zhuǎn)化為CO2 HCO3 + H+ . H2O + CO2在大多數(shù)情況下，并不希望產(chǎn)水中出現(xiàn)CO2，這時(shí)可以對(duì)原水或產(chǎn)水進(jìn)行脫氣來實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)存在生物污染嫌疑時(shí)（地表水，高TOC 或高菌落總數(shù)），對(duì)產(chǎn)水脫氣更為合適。在膜系統(tǒng)中高CO2濃度可以抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，當(dāng)希望系統(tǒng)運(yùn)行在較高的脫鹽率時(shí)，采用原水脫氣較合適，脫除CO2將會(huì)引起pH的增高，進(jìn)水pH6 時(shí)，膜系統(tǒng)的脫除

23、率比進(jìn)水pH5 時(shí)要高。4-3.6 石灰軟化通過水中加入氫氧化鈣可除去碳酸鹽硬度。Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2 CaCO3 + 2 H2OMg(HCO3)2 + 2 Ca (OH)2 Mg(OH)2 + 2 CaCO3 + 2H2O非碳酸鈣度可以能過加入碳酸鈉（純堿）得到進(jìn)一步地降低。CaCl2 + Na2CO3 2 NaCl + CaCO3石灰一純堿處理也可以降低二氧化硅的濃度，當(dāng)加入鋁酸鈉和三氯化鐵時(shí)，將會(huì)形成CaCO3 以及硅酸、氧化鋁和鐵的復(fù)合物。通過加入石灰和多孔氧化鎂的混合物，采用6070C 熱石灰硅酸脫除工藝，可將硅酸濃度降低到1mg/L 以下。采用石灰軟化，也可以

24、顯著地降低鋇、鍶和有機(jī)物，但是石灰軟化處理需要使用反應(yīng)器，以便形成高濃度作晶核的可沉淀顆粒，通常需要采用上升流動(dòng)方式的固體接觸澄清器，本過程的出水還需設(shè)置多介質(zhì)過濾器，并在進(jìn)入RO/NF 之前應(yīng)調(diào)節(jié)pH 值，使用含鐵絮凝劑，不論是否同時(shí)使用或不使用高分子助凝劑（陰離子或非離子型），均可提高石灰軟化的固液分離作用。僅當(dāng)產(chǎn)水量大于200m3/hr 的苦咸水系統(tǒng)才會(huì)考慮選擇石灰軟化預(yù)處理工藝。4-3.7 預(yù)防性清洗在某些場(chǎng)合下，可以通過對(duì)膜進(jìn)行預(yù)防性清洗來控制結(jié)垢問題，此時(shí)系統(tǒng)可不需要進(jìn)行軟化或加化學(xué)品阻垢。通常這類系統(tǒng)的運(yùn)行回收率很低，約25%左右，而且12 年左右就考慮更換膜元件。這些系統(tǒng)通常是

25、以自來水或海水作水源，制造飲用水的單元件不重要的小型系統(tǒng)，其最簡(jiǎn)單的清洗方式是打開濃水閥門作低壓沖洗，設(shè)置清洗間隔短的模式要比長(zhǎng)的模式有效，例如常用每運(yùn)行30 分鐘低壓沖洗30 秒。也可以采用類似于廢水處理中的批操作模式，即在每批操作之后清洗一次膜元件。清洗步驟、清洗化學(xué)品和清洗頻率等需要作個(gè)案處理和優(yōu)化。特別要注意采取措施不讓結(jié)垢層隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)進(jìn)一步的加劇。4-3.8 調(diào)整操作參數(shù)當(dāng)其它結(jié)垢控制措施不起作用時(shí)，必須調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，以防止產(chǎn)生結(jié)垢問題，因?yàn)楸ＷC濃水中難溶鹽濃度低于溶度積，就不會(huì)出現(xiàn)沉淀，這需要通過降低系統(tǒng)回收率來降低濃水中的濃度。溶解度還取決于溫度和pH 值，水中含硅時(shí)

26、，提高溫度和pH 可以增加其溶解度，二氧化硅常常是唯一考慮需要調(diào)節(jié)這些運(yùn)行參數(shù)以防止結(jié)垢的原因，因?yàn)檫@些參數(shù)的調(diào)節(jié)存在一些缺點(diǎn)，如能耗高或其它結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)（如高pH 下易發(fā)生CaCO3沉淀）。對(duì)于小型系統(tǒng)，選擇低回收率并結(jié)合預(yù)防性清洗操作模式是控制結(jié)垢最簡(jiǎn)便的手段之一。在電腦上使用陶氏FILMTEC 反滲透/納濾系統(tǒng)分析軟件，可以計(jì)算出系統(tǒng)是否會(huì)有結(jié)垢的傾向，以便提醒客戶采取相應(yīng)的對(duì)策。4-4 預(yù)防結(jié)垢4-3.8 調(diào)整操作參數(shù)當(dāng)其它結(jié)垢控制措施不起作用時(shí)，必須調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，以防止產(chǎn)生結(jié)垢問題，因?yàn)楸ＷC濃水中難溶鹽濃度低于溶度積，就不會(huì)出現(xiàn)沉淀，這需要通過降低系統(tǒng)回收率來降低濃水中的濃度。溶

27、解度還取決于溫度和pH 值，水中含硅時(shí)，提高溫度和pH 可以增加其溶解度，二氧化硅常常是唯一考慮需要調(diào)節(jié)這些運(yùn)行參數(shù)以防止結(jié)垢的原因，因?yàn)檫@些參數(shù)的調(diào)節(jié)存在一些缺點(diǎn)，如能耗高或其它結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)（如高pH 下易發(fā)生CaCO3沉淀）。對(duì)于小型系統(tǒng)，選擇低回收率并結(jié)合預(yù)防性清洗操作模式是控制結(jié)垢最簡(jiǎn)便的手段之一。4-5.1 引言膠體和顆粒污堵可嚴(yán)重地影響反滲透及納濾元件的性能，如大幅度降低產(chǎn)水量，有時(shí)也會(huì)降低系統(tǒng)脫鹽率，膠體和顆粒污染的初期癥狀是系統(tǒng)壓差的增加。反滲透及納濾進(jìn)水中的淤泥和膠體的來源有相當(dāng)大的差異，通常包括細(xì)菌、粘土、膠體硅和鐵的腐蝕產(chǎn)物。澄清池或介質(zhì)過濾器所用的預(yù)處理絮凝劑如聚合氯化鋁

28、、三氯化鐵、陽離子聚電解質(zhì)，會(huì)與微小的膠體和顆粒結(jié)合，聚集成大尺度絮凝體，以便于被填料介質(zhì)或?yàn)V芯截留住，這類凝絮就使得人們對(duì)介質(zhì)過濾器和濾芯的孔徑要求降低了，仍能發(fā)揮出色的過濾效果。當(dāng)這些絮凝劑投加過量少許時(shí)，過量部分的絮凝劑本身之間會(huì)發(fā)生自凝聚生成大顆粒，可被過濾過程截留住，但應(yīng)特別注意的是，如果超極限投加極有可能在元件內(nèi)因被截留而污染膜表面。此外，帶正電性的聚合物與負(fù)電性的阻垢劑也會(huì)發(fā)生沉淀反應(yīng)而污染膜元件。判斷反滲透和納濾進(jìn)水膠體和顆粒污染程度的最好技術(shù)是測(cè)量進(jìn)水淤積指數(shù)（SDI 值），有時(shí)也稱為污染指數(shù)（FI 值）。它是設(shè)計(jì)RO/NF 預(yù)處理系統(tǒng)之前應(yīng)該進(jìn)行測(cè)定的重要指標(biāo)，同時(shí)在RO

29、日常操作時(shí)也需定時(shí)地檢測(cè)（地表水一般建議每天三次）。淤積指數(shù)測(cè)定方法在美國(guó)材料工程協(xié)會(huì)ASTM標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法D4189-82 中已作了規(guī)定。測(cè)量?jī)x器（向膜系統(tǒng)供應(yīng)或服務(wù)商購(gòu)買） 47 mm 直徑測(cè)試膜盒 47 mm 測(cè)試用膜片（孔徑0.45m） 15bar（1070psi）壓力表 調(diào)壓針型閥圖1 為SDI 測(cè)量裝置反滲透膜去除物料中的水分;用于濃縮;專業(yè)名詞解釋及約定 ATD: 反套裝置，可以防止卷式膜由于液體流動(dòng)的張力而壓縮。 CA : 醋酸纖維素，一般有二價(jià)或三價(jià)醋酸。 CIP : 清洗裝置。在不拆除的情況下清洗系統(tǒng)。 Concentrate(濃水): 流經(jīng)系統(tǒng)但不通過膜的液體的體積。可解釋為進(jìn)水不透過部分，也可稱為鹽水、 廢棄物或在滲析過程中未通過半透膜而保留下來的滯留物。 Feed(進(jìn)水): 進(jìn)入膜系統(tǒng)的液體的體積。 Flow: 流量 一般指流經(jīng)膜表面的液體的體積。 Lph: 升/ 小時(shí) Gpm: 加侖/ 分鐘 Gpd: 加侖 /天 Flox,Water(水通量 ): 在特定條件的水的通量。在反滲透系統(tǒng)中水通量有特定的意義，而在其它的膜 系統(tǒng)中，它只用來指示膜是干凈的，運(yùn)行良好。 Flox(通量 ): 每單位面