膜法水處理教案課件

膜法水處理膜法水處理1

以壓力差為推動(dòng)力的膜分離法，根據(jù)溶質(zhì)粒子的大小及膜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)(超濾膜、納濾膜、反滲透膜等)，又可分為超濾、納濾、反滲透等。反滲透法可用于溶劑的純化和溶液濃縮。反滲透法大部分應(yīng)用于水的純化．主要是苦咸水脫鹽或海水淡化。反滲透法的另一個(gè)重要應(yīng)用為制備高純水。膜是分離技術(shù)的核心。膜材料的化學(xué)性能、結(jié)構(gòu)對(duì)膜分離法起著決定性的作用；一般是高分子材料制成的膜，有纖維素膜、芳香聚酰胺類膜、雜環(huán)類膜、聚砜類膜、聚烯烴類膜和含氟高分子膜等。

以壓力差為推動(dòng)力的膜分離法，根據(jù)溶質(zhì)粒子的大小及膜的結(jié)構(gòu)性2膜分離法的特點(diǎn)：不發(fā)生相變、常溫進(jìn)行、適用范圍廣(有機(jī)物、無機(jī)物等)、裝置簡(jiǎn)單、易操作和易控制等。膜法水處理具有適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、占地面積小、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。所以，國(guó)內(nèi)外已把電滲析法、反滲透法或膜分離法與離子交換相結(jié)合的方法應(yīng)用于鍋爐水處理。膜分離法的特點(diǎn)：3膜法水處理教案課件4膜法水處理教案課件5第一節(jié)電滲析

電滲析是膜分離技術(shù)的一種，它是在直流電場(chǎng)作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來，從而實(shí)現(xiàn)溶液的淡化、濃縮、精制或純化的目的。第一節(jié)電滲析電滲析是膜分離技術(shù)的一種，它是在直流6

電滲析的進(jìn)展對(duì)電滲析基本概念的研究始于20世紀(jì)初，采用動(dòng)物皮、膀胱膜或人造纖維、羊皮紙等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究，但無工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。隨著合成樹脂的發(fā)展，1950年，朱達(dá)試制出具有高選擇性的陰、陽離子交換膜后，才奠定了電滲析技術(shù)的實(shí)用基礎(chǔ)。1954年美、英等國(guó)將電滲析首先用于生產(chǎn)實(shí)踐中，淡化苦咸水、制備工業(yè)用水和飲用水。此后，電滲析技術(shù)逐步引入中東和北非。1959年起，前蘇聯(lián)也開始研究和推廣應(yīng)用。日本主要利用電滲析法濃縮制鹽，1969年日本國(guó)內(nèi)食鹽有30％是用離于交換膜電滲析法生產(chǎn)的，1970年才將電滲析技術(shù)用于苦咸水淡化。電滲析的進(jìn)展對(duì)電滲析基本概念的研究始于20世紀(jì)初，采用動(dòng)物7一、電滲析基本原理及過程1.滲析過程2.電滲析過程3.電滲析脫鹽的基本原理4.電滲析技術(shù)的特點(diǎn)一、電滲析基本原理及過程1.滲析過程81.滲析過程

滲析是最早被發(fā)現(xiàn)和研究的一種膜分離過程，它是一種自然發(fā)生的物理現(xiàn)象。當(dāng)兩種不同濃度的鹽水用一張滲析膜（半透膜或離子交換膜)隔開時(shí)，濃鹽水中的電解質(zhì)離子就會(huì)穿過膜擴(kuò)散到稀鹽水中去，這種過程稱為滲析過程，亦稱擴(kuò)散滲析。滲析過程的推動(dòng)力是濃度梯度，因此又稱濃差滲析。滲析過程是緩慢進(jìn)行的，隨著鹽分濃度梯度的降低．鹽的擴(kuò)散也逐漸減少，直到膜兩邊濃度相同，建立了平衡，鹽分的遷移也就完全停止。1.滲析過程滲析是最早被發(fā)現(xiàn)和研究的一種膜分離過程，它9滲析的應(yīng)用血液透析從酸堿廢液中回收酸堿。滲析的應(yīng)用血液透析10濃差滲析回收酸

料液中由于H2SO4

和FeSO4

的濃度高，其中Fe2+、H+、SO42-均有向滲析液H2O中擴(kuò)散的趨勢(shì)，由于使用陰離子交換膜作滲析膜，因此理論上陰膜只允許SO42-

透過膜進(jìn)入滲析液，而H+

離子由于水合離子半徑小，遷移速度快，故也能透過膜遷移到滲析液中。

H+和1/2SO42-等摩爾透過膜，以保持溶液的電中性。但是Fe2+

離子則不透過陰膜。經(jīng)過一段時(shí)間的滲析后，料液中的H2SO4即進(jìn)入滲析液中，實(shí)現(xiàn)了FeSO4和H2SO4的分離，即可實(shí)現(xiàn)回收廢硫酸的目的。濃差滲析回收酸料液中由于H2SO4和FeSO4的濃度高112.電滲析過程電滲析過程是電解和滲析擴(kuò)散過程的組合。電滲析制取淡水的基本過程：利用離子交換膜的選擇透過性，即陽膜理論上只允許陽離子通過，陰膜理論上只允許陰離子通過，在外加直流電場(chǎng)作用下，陰、陽離子分別往陽極和陰極移動(dòng)，它們最終會(huì)于離子交換膜，如果膜的固定電荷與離子的電荷相反，則離子可以通過，如果它們的電荷是相同的．則離子被排斥，從而可以制得淡水。2.電滲析過程電滲析過程是電解和滲析擴(kuò)散過程的組合。12電滲析運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生的過程電滲析運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生的過程13(1)反離子遷移離子交換膜具有選擇透過性。反離子遷移是電滲析運(yùn)行時(shí)發(fā)生的主要過程，也就是電滲析的除鹽過程，反離子遷移效應(yīng)大于0.9。(2)同名離子遷移與膜上固定基團(tuán)所帶電荷相同的離子穿過膜的現(xiàn)象。即濃水中陽離子穿過陰膜，陰離子穿過陽膜，進(jìn)入淡室的過程，就是同名離子遷移。這是由于離子交換膜的選擇透過性不可能達(dá)到100％。當(dāng)膜的選擇性固定后，隨著濃室鹽濃度增加，這種同名離子遷移影響加大。(1)反離子遷移14(3)電解質(zhì)濃差擴(kuò)散由于膜兩側(cè)溶液濃度不同，在濃度差作用下，電解質(zhì)由濃室向淡室擴(kuò)散，擴(kuò)散速度隨濃度差的增高而增大。(4)水的滲透在電滲析過程中，由于淡室水濃度低，基于滲透壓的作用，會(huì)使淡室的水向濃室滲透。濃度差愈大，水的滲透量也愈大，這一過程會(huì)使淡水產(chǎn)量降低。(5)水的電滲透反離子和同名離子，實(shí)際上都是以水合離子形式存在，在遷移過程中攜帶一定數(shù)量的水分子遷移，這就是水的電滲透。隨著溶液濃度的降低，水的電滲透量急驟增加。(3)電解質(zhì)濃差擴(kuò)散15(6)水的壓滲當(dāng)濃室和淡室存在著壓力差時(shí)，溶液由壓力大的一例向壓力小的一側(cè)滲漏，稱為水的壓滲，因此操作時(shí)應(yīng)保持兩側(cè)壓力基本平衡。(7)水的電離電滲析運(yùn)行時(shí)，由于電流密度相液體流速不匹配，電解質(zhì)離子未能及時(shí)地補(bǔ)充到膜的表面，而造成淡室水的電離生成H+和0H-離子，它們可以穿過陽膜和陰膜。(6)水的壓滲16對(duì)電滲析各過程的評(píng)價(jià)

電滲析器在運(yùn)行時(shí)，同時(shí)發(fā)生著多種復(fù)雜過程：反離子遷移是電滲析除鹽的主要過程,其它都是次要過程。這些次要過程會(huì)影響和干擾電滲析的主要過程：

同名離于遷移和電解質(zhì)濃差擴(kuò)散與主過程相反，會(huì)影響除鹽效果；水的滲透、電滲透和壓滲會(huì)影響淡室產(chǎn)水量，也會(huì)影響濃縮效果；水的電離會(huì)使耗電量增加，導(dǎo)致濃室極化結(jié)垢，從而影響電滲析的正常遠(yuǎn)行。因此必須選擇優(yōu)質(zhì)離子交換膜和最佳的電滲析操作條件，以便消除或改善這些次要過程的影響。對(duì)電滲析各過程的評(píng)價(jià)電滲析器在運(yùn)行時(shí)，同時(shí)發(fā)生著多種復(fù)173.電滲析法脫鹽的基本原理把陽離子交換膜和陰離子交換膜交替排列于正負(fù)兩個(gè)電極之間，并用特制的隔板將其隔開，組成脫鹽(淡化)和濃縮兩個(gè)系統(tǒng)。當(dāng)向隔室通入鹽水后，在直流電場(chǎng)作用下，陽離子向陰極遷移，陰離子向陽極遷移，但由于離子交換膜的選擇透過性，而使淡室中的鹽水淡化，濃室中鹽水被濃縮，實(shí)現(xiàn)脫鹽目的。3.電滲析法脫鹽的基本原理把陽離子交換膜和陰離子交換膜交替18電滲析法原理示意圖電滲析法原理示意圖19電滲析上兩極的反應(yīng)——以NaCl溶液為例

在陽極上：2Cl--2e→Cl2↑H2O→H++OH-4OH--4e→O2+2H2O

產(chǎn)生的氯氣又有一部分溶于水中：

Cl2+H2O→HCl+HClOHClO→HCl+[O]

陽極反應(yīng)有氧氣和氯氣產(chǎn)生，氯氣溶于水又產(chǎn)生HCl及初生態(tài)氧[O]，陽極呈酸性反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)注意陽極的氧化和腐蝕問題。電滲析上兩極的反應(yīng)——以NaCl溶液為例在陽極上：2C20

在陰極上：H2O--→H++OH-H++2e--→2H2↑Na++OH---→NaOH

在陰極室由于H+離子的減少，放出氫氣，極水呈堿性反應(yīng)，當(dāng)極水中含有Ca2+、Mg2+和CO32-等離子時(shí)，會(huì)生成CaCO3和Mg(OH)2等沉淀物，在陰極上形成結(jié)垢。在極室中應(yīng)注意及時(shí)排除電極反應(yīng)產(chǎn)物，以保證電滲析過程的安全運(yùn)行，考慮到陰膜容易損壞，并為了防止Cl-離子透過陰膜進(jìn)入陽極室，所以在陽極附近一般不用陰膜，而改用陽膜或惰性多孔保護(hù)膜。在陰極上：H2O--→H++OH-214.電滲析技術(shù)的特點(diǎn)

(1)能量消耗低。

(2)藥劑耗量少．環(huán)境污染小。

(3)對(duì)原水含鹽量變化適應(yīng)性強(qiáng)。

(4)操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。

(5)設(shè)備緊湊耐用．預(yù)處理簡(jiǎn)單。

(6)水的利用率較高。4.電滲析技術(shù)的特點(diǎn)(1)能量消耗低。22(1)能量消耗低

電滲析除鹽過程中，只是用電能來遷移水中的鹽分，而大量的水不發(fā)生相的變化，其耗電量大致與水中的含鹽量成正比，尤其是對(duì)含鹽量為數(shù)千mg/L的苦咸水，其耗電量更低。(1)能量消耗低電滲析除鹽過程中，只是用23(2)藥劑耗量少．環(huán)境污染小常規(guī)的離子交換處理水時(shí)，樹脂失效后需用酸、堿進(jìn)行再生，再生后生成大量酸、堿再生廢液，水洗時(shí)還要排放大量酸、堿性廢水。電滲析法處理水時(shí)，僅酸洗時(shí)需要少量的酸。因此電滲析法是耗用藥劑少，環(huán)境污染小的一種除鹽手段。(2)藥劑耗量少．環(huán)境污染小常規(guī)的離子交換處理水時(shí)，樹脂失24(3)對(duì)原水含鹽量變化適應(yīng)性強(qiáng)

電滲析除鹽可按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。產(chǎn)水量可按需要從每日幾m3至上萬m3變化?？筛鶕?jù)設(shè)計(jì)一臺(tái)電滲析器中的段數(shù)、級(jí)數(shù)或多臺(tái)電滲析器的串聯(lián)、并聯(lián)或不同除鹽方式(直流式、循環(huán)式或部分循環(huán)式)來適應(yīng)。(3)對(duì)原水含鹽量變化適應(yīng)性強(qiáng)電滲析除鹽可按25

(4)操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化

電滲析器一般是控制在恒定直流電壓下運(yùn)行，不需要通過頻繁地調(diào)節(jié)流速、電流及電壓來適應(yīng)水質(zhì)、溫度的變化。因此，容易做到機(jī)械化、自動(dòng)化操作。

(4)操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化電滲析26

(5)設(shè)備緊湊耐用．預(yù)處理簡(jiǎn)單電滲析器是用塑料隔板、離子交換膜及電極組裝而成，其抗化學(xué)污染和抗腐蝕性能均良好，隔板相膜多層更加在一起，運(yùn)行時(shí)通電即可制得淡水，因此設(shè)備緊湊耐用。由于電滲析中水流是在膜面平行流過，而不需透過膜，因此進(jìn)水水質(zhì)不像反滲透控制的那樣嚴(yán)格，一般經(jīng)砂濾即可，相對(duì)而言預(yù)處理比較簡(jiǎn)單。

(5)設(shè)備緊湊耐用．預(yù)處理簡(jiǎn)單電滲析器是用塑料隔板、離子27(6)水的利用率較高

電滲析器運(yùn)行時(shí)，濃水和極水可以循環(huán)使用，與反滲透相比，水的利用率較高，可達(dá)到70％～80％，國(guó)外可高達(dá)90％。廢棄的水量少，再利用和后處理都比較簡(jiǎn)單。(6)水的利用率較高電滲析器運(yùn)行時(shí)，濃水和極水可以28

電滲析的缺點(diǎn)電滲析只能除去水中的鹽分．而對(duì)水中有機(jī)物不能去除，某些高價(jià)離子和有機(jī)物還會(huì)污染膜。電滲析運(yùn)行過程中易發(fā)生濃差極化而產(chǎn)生結(jié)垢(用頻繁倒極電滲析可以避免)，這些都是電滲析技術(shù)較難掌握而又必須重視的問題。與反滲透相比，由于它的脫鹽率較低，裝置比較龐大且組裝要求高，因此它的發(fā)展不如反滲透快。電滲析的缺點(diǎn)電滲析只能除去水中的鹽分．而對(duì)水中有機(jī)物不能去29二、電滲析器的結(jié)構(gòu)及設(shè)備電滲析器由交替排列的膜和隔板以及兩端電極組裝而成。在電滲析器中，一張陰膜、淡水隔板、陽膜、濃水隔板組成一個(gè)膜對(duì)，若干膜對(duì)組合成膜堆；一對(duì)電極之間的膜堆稱為一級(jí)，淡水水流方向相同的膜堆稱為段。根據(jù)對(duì)水量和水質(zhì)的要求，可采用一級(jí)一段、多級(jí)一段、一級(jí)多段和多級(jí)多段的不同組合方式。二、電滲析器的結(jié)構(gòu)及設(shè)備電滲析器由交替排列的膜和隔板以及兩端30電滲析器的主要部件和輔助設(shè)備1.離子交換膜2.隔板3.極區(qū)4.壓緊裝置5.輔助設(shè)備：整流器、酸洗系統(tǒng)、水箱、水泵和監(jiān)測(cè)儀表。電滲析器的主要部件和輔助設(shè)備1.離子交換膜311.離子交換膜

離子交換膜，又稱離子選擇透過性膜。它是由對(duì)離子具有選擇透過性的高分子材料制成的薄膜。按膜中的活性基團(tuán)可分為：陽離子交換膜(簡(jiǎn)稱陽膜)：強(qiáng)酸性磺酸型陽膜，活性基團(tuán)為-SO3H或-SO3Na等，其反離子為H+或Na+等；陰離子交換膜(簡(jiǎn)稱陰膜)：強(qiáng)堿性季銨型陰膜，活性基團(tuán)為-N(CH3)3OH或-N(CH3)3Cl等，其反離子為OH-和Cl-等。1.離子交換膜離子交換膜，又稱離子選擇透32

離子交換膜是一種高聚物電解質(zhì)薄膜，當(dāng)浸入電解質(zhì)溶液后，其中的活性集團(tuán)在溶劑的作用下發(fā)生離解：產(chǎn)生的反離子進(jìn)入水溶液，在膜上留下帶有一定電荷的固定基團(tuán)。由于磺酸基團(tuán)和季銨基團(tuán)具有親水性，使膜在水中溶脹，膜體結(jié)構(gòu)變松，從而形成細(xì)微、彎曲和貫通膜兩面的通道，使通道中留下帶有一定電荷的固定基團(tuán)而形成內(nèi)電場(chǎng)。在外電場(chǎng)作用下，由于內(nèi)電場(chǎng)存在．離子交換膜只允許與其內(nèi)電場(chǎng)電荷相反的離子通過，而與內(nèi)電場(chǎng)電荷相同的離子不能通過。離子交換膜的這種選擇透過性，是電滲析除鹽的基礎(chǔ)。離子交換膜是一種高聚物電解質(zhì)薄膜，當(dāng)浸入電解質(zhì)33(3)離子交換膜是電滲析器中的關(guān)鍵材料，故對(duì)離子交換膜的物理、化學(xué)和電化學(xué)性能有一定的要求：具有較高的選擇透過性溶液的濃度增高時(shí)，離子交換膜的選擇透過性下降。陽離子交換膜對(duì)陽離子的選擇性遷移數(shù)應(yīng)大于0.9，對(duì)陰離子遷移數(shù)應(yīng)小于0.1。較好的化學(xué)穩(wěn)定性耐化學(xué)腐蝕、耐氧化、耐一定溫度、耐輻射和抗水解的性能。離子的反擴(kuò)散和滲水性較低無論是同名離子遷移，還是濃差擴(kuò)散及水的各種滲透過程，都不利于水的脫鹽，或引起脫鹽率下降。(3)離子交換膜是電滲析器中的關(guān)鍵材料，故對(duì)離子交換膜的34具有較高的機(jī)械強(qiáng)度膜應(yīng)光滑平整，無針孔，厚度均勻。在受到一定壓力或拉力時(shí)，不會(huì)發(fā)生變形裂紋，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。具有較低的膜電阻膜的電阻應(yīng)小于溶液的電阻，否則由膜本身所引起的電壓降增大不利于最佳電流條件，使電滲析效率下降?？赏ㄟ^減少膜的厚度，提高膜的交換容量和降低膜的交聯(lián)度來降低膜電阻。膜的原料豐富、價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單。具有較高的機(jī)械強(qiáng)度35

膜的處理中的注意事項(xiàng)：組裝前對(duì)膜的處理：將膜放在操作溶液中浸泡24～48小時(shí)，使之與膜外溶液平衡，然后才裁減打孔。膜的尺寸應(yīng)比隔板周邊小1mm，比隔板水孔大1mm。停運(yùn)后，應(yīng)在電滲析器中充滿溶液，防止膜發(fā)霉變質(zhì)或干燥收縮變形甚至破裂。膜的處理中的注意事項(xiàng)：36

2.隔板它置于陽膜、陰膜之間，起著分隔和支撐陽膜、陰膜的作用，并形成水流通道，構(gòu)成濃、淡水室。隔板上有進(jìn)出水孔、配水槽和集水槽、流水道。隔板材料為聚氯乙烯、聚丙烯、合成橡膠等非導(dǎo)體材料，能耐酸堿腐蝕，尺寸穩(wěn)定具有一定的彈性，以便于密封。

2.隔板它置于陽膜、陰膜之間，起著分隔和支撐陽膜、陰膜的37

根據(jù)水流在隔板中的流動(dòng)狀況，分為有回路和無回路兩類形式。a.有回路隔板：依靠彎曲而細(xì)長(zhǎng)的通道，達(dá)到以較小流量提高平均流速的效果，并且在膜面引起攪動(dòng)，產(chǎn)生紊流現(xiàn)象。一般只有一個(gè)進(jìn)水孔和一個(gè)出水孔。水流從一個(gè)進(jìn)水孔經(jīng)配水槽進(jìn)入隔板，在流水道中來回流動(dòng)，從另一出水孔流出，因此又稱為折流式隔板。它多用于水量少而除鹽要求較高的水處理中。b.無回路隔板：使液體沿整個(gè)膜面流動(dòng)，利用不同形式的隔網(wǎng)使液流產(chǎn)生紊流。水流是由一個(gè)或多個(gè)進(jìn)水口經(jīng)配布水槽直線地流過隔板，再由對(duì)應(yīng)的出水口流山，又稱直流式隔板。它多用于水量大而除鹽要求不高的水處理場(chǎng)合。根據(jù)水流在隔板中的流動(dòng)狀況，分為有回路和無回路兩383.極區(qū)

向電滲析器輸入直流電，并將濃淡水引入膜堆，以及送入和引出極水。極區(qū)由電極、導(dǎo)水板和極水室組成。電極：電極放在膜堆兩端，連接直流電源后，陽極與陰極間產(chǎn)生的電位差成為電滲析的推動(dòng)力。電極材料有鈦涂釕、石墨、不銹鋼等。[Cl-]＜100mg/L時(shí)用1Cr18Ni9Ti；[Cl-]＞100mg/L時(shí)用鈦涂釕電極或經(jīng)過防腐處理過的細(xì)晶粒石墨電極。電極應(yīng)具備的條件：化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性好導(dǎo)電性好，電阻小機(jī)械性能好，便于加工和裝卸價(jià)格便宜。3.極區(qū)向電滲析器輸入直流電，并將濃39導(dǎo)水板：引入和導(dǎo)出濃、淡水，也可作引入和導(dǎo)出極水用。極水室：由供極水流動(dòng)的隔板構(gòu)成，對(duì)極水室的要求是極水暢通，并能及時(shí)排去電極反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和沉淀物，這也是電滲析過程進(jìn)行的必要條件。導(dǎo)水板：引入和導(dǎo)出濃、淡水，也可作引入和導(dǎo)出極水用。40

4.壓緊裝置

用來夾極室、保護(hù)室極膜堆的裝置，其作用是使電滲析器在運(yùn)行時(shí)，不致于產(chǎn)生水的內(nèi)漏和外漏現(xiàn)象。有鋼板或槽鋼組合板或鑄鐵壓板兩種。鋼板或槽鋼組合板用螺桿鎖緊；鑄鐵壓板也可用液壓鎖緊。

4.壓緊裝置用來夾極室、保護(hù)室極膜堆415.電滲析器的輔助設(shè)備(1)電滲析器的直流電源采用無級(jí)調(diào)壓硅整流器或可控硅整流器，直流輸出應(yīng)有正、負(fù)極開關(guān)，或自動(dòng)倒電極裝置。整流器容量(輸出電壓和電流的額定值)是根據(jù)電滲析器所需操作參數(shù)選定，并要有一定裕度，一般直流輸出電壓和電流比正常工作時(shí)大兩倍左右。(2)酸洗系統(tǒng)、水箱、水泵酸洗系統(tǒng)包括酸箱、循環(huán)泵和管道，均應(yīng)耐腐蝕。(3)監(jiān)測(cè)儀表應(yīng)設(shè)置濃、談、極水進(jìn)出口的流量計(jì)和壓力表；電流、電壓表及電導(dǎo)儀、pH計(jì)等。有條件時(shí)，可安裝在線檢測(cè)儀器自動(dòng)測(cè)量、記錄和控制、報(bào)警等系統(tǒng)。新型的頻繁倒極電滲析器(EDR)，對(duì)水流和電流都安裝了控制和保護(hù)系統(tǒng)，可以定時(shí)自動(dòng)倒換電極極性，同時(shí)相應(yīng)地切換濃、淡水的閥門，并在發(fā)生故障時(shí)發(fā)出信號(hào)，將其停運(yùn)。5.電滲析器的輔助設(shè)備(1)電滲析器的直流電源42膜法水處理教案課件43

三、電滲析法水處理除鹽工藝系統(tǒng)

電滲析法水處理除鹽工藝系統(tǒng)可以分兩種：1.電滲析器本體的工藝系統(tǒng)；2.電滲析器和其他水處理設(shè)備的組合系統(tǒng)。

三、電滲析法水處理除鹽工藝系統(tǒng)電滲析法水處理除鹽工441.電滲析器本體的工藝系統(tǒng)

選擇經(jīng)濟(jì)合理的電滲析工藝系統(tǒng)(即除鹽方式)，是設(shè)計(jì)電滲析除鹽水處理工藝的一個(gè)重要部分。一般應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、用水水量、用水水質(zhì)要求等，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。常用的除鹽方式有直流式、循環(huán)式和部分循環(huán)式三種。（1）直流式除鹽：原水流經(jīng)一臺(tái)或多臺(tái)串聯(lián)的電滲析器后，即能達(dá)到要求的水質(zhì)。適用于產(chǎn)水量和原水濃度恒定的條件。該法的優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)制水、管道簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是定型設(shè)備的出水水質(zhì)隨原水含鹽量而變。1.電滲析器本體的工藝系統(tǒng)選擇經(jīng)濟(jì)合理的電滲析工藝系45（2）循環(huán)式除鹽：將原水在電滲析器和水箱中多次循環(huán)，以達(dá)到所需出水的水質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)是不論原水濃度如何變化，都可以將原水處理到要求的任一水平，且流速大，除鹽速度快，電滲析器體積小。其缺點(diǎn)是需設(shè)置循環(huán)水泵和水箱，只能間歇供水，電耗大。適用于制水量小，原水含鹽量高，出水水質(zhì)要求高的小型裝置。（2）循環(huán)式除鹽：46（3）部分循環(huán)式除鹽:

是直流式和循環(huán)式除鹽相結(jié)合的一種方式。在部分循環(huán)式除鹽工藝系統(tǒng)中，電滲析器的出口淡水分成兩路，一路連續(xù)出水供用戶使用；另一路返回電滲析器與水相中水相混，繼續(xù)進(jìn)行除鹽。其特點(diǎn)是用定型設(shè)備，可適應(yīng)不同水質(zhì)和水量的要求。在原水含鹽量變化時(shí)，可調(diào)節(jié)循環(huán)量去保持出水水質(zhì)穩(wěn)定，但系統(tǒng)較復(fù)雜，電耗大。適用于大規(guī)模的水處理系統(tǒng)。（3）部分循環(huán)式除鹽:472.電滲析器與其他水處理設(shè)備的組合除鹽系統(tǒng)電滲析一般用于含鹽量較高的苦咸水、高硬度水的部分除鹽，以作深度除鹽的頂處理。由于電滲析法除鹽有其適用范圍，在應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)和除鹽水水質(zhì)要求，與離子交換水處理技術(shù)等相結(jié)合，使其在水處理工藝中各自發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，并能穩(wěn)定運(yùn)行。其常用的組合除鹽水處理系統(tǒng)如下。（1）預(yù)處理-電滲析-離子交換（2）預(yù)處理-離子交換-電滲析（3）預(yù)處理-離子交換(軟化)-電滲析-離子交換(軟化）2.電滲析器與其他水處理設(shè)備的組合除鹽系統(tǒng)電滲析一般用于含鹽48（1）預(yù)處理-電滲析-離子交換這種將電滲析器和離子交換器組合使用的系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較早，也較廣泛。其組合原理是根據(jù)電滲析制水時(shí)，當(dāng)其水的電阻率為20×104Ω·cm以上時(shí)，電滲析器易極化而無法繼續(xù)適應(yīng)；反之，離子交換卻能適應(yīng)處理低含鹽量的水，可以制取高純水。所以在這種組合水處理系統(tǒng)中，電滲析作為離子交換水處理的前級(jí)處理，用以去除原水中的絕大部分(60％～90％)鹽分，剩下的少部分鹽份再由離子交換進(jìn)一步去除，即可制取除鹽水。根據(jù)對(duì)除鹽水用水的水質(zhì)要求，離子交換可以是單床、復(fù)床、混合床或其他不同的組合形式。這種系統(tǒng)特點(diǎn)是保證出水水質(zhì)高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，再生劑耗用少．對(duì)原水含鹽量變化的適應(yīng)性強(qiáng)，適用于苦咸水或沿海地區(qū)受海水倒灌影響的情況。這種組合除鹽水處理系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于電力、化工、輕工、電子等領(lǐng)域。（1）預(yù)處理-電滲析-離子交換這種將電滲析器和離子交換器組合49（2）預(yù)處理一離子交換一電滲析這種組合除鹽系統(tǒng)在電滲析器之前設(shè)置離子交換器(鈉型離子交換器)，其目的是去除原水中易結(jié)垢的硬度離子(鈣、鎂)，防止在電滲析器內(nèi)產(chǎn)生沉淀結(jié)垢，降低除鹽率，而影響正常運(yùn)行。（3）預(yù)處理一離子交換(軟化)一電滲析一離子交換(軟化)

這種組合系統(tǒng)中，在電滲析前后均有離子交換軟化處理，這是因?yàn)轭A(yù)軟化可以防止電滲析器中的結(jié)垢、堵塞，提高電滲析的除鹽效率；電滲析后的離子交換軟化處理，可進(jìn)一步降低水中的硬度和相對(duì)堿度，以保證中、低壓鍋爐給水的水質(zhì)。（2）預(yù)處理一離子交換一電滲析50電滲析在水處理方面的應(yīng)用苦咸水及海水淡化海水濃縮制鹽純水的制備工業(yè)廢水的處理

A.電鍍廢水；B.造紙工業(yè)廢水；C.重金屬廢水放射性廢水離子隔膜電解在其它方面電滲析在水處理方面的應(yīng)用苦咸水及海水淡化51四、電滲析器的運(yùn)行1.電滲析器運(yùn)行的工藝參數(shù)2.極化和極限電流密度3.極化的危害4.穩(wěn)定運(yùn)行的措施四、電滲析器的運(yùn)行1.電滲析器運(yùn)行的工藝參數(shù)521.電滲析器運(yùn)行的工藝參數(shù)運(yùn)行工藝參數(shù)符號(hào)單位物理意義計(jì)算公式淡水產(chǎn)量Q淡水m3/h單位時(shí)間的淡水產(chǎn)量除鹽量ε%原水與淡水含鹽量之差占原水含鹽量的百分率(Cj–Cp)/Cj原水利用率η水%淡水產(chǎn)量占原水總用量的百分率Q淡水/Q原水操作電流IA電滲析器的工作電流操作電壓VV供給電滲析器的直流電壓水流壓降ΔpMpa電滲析器進(jìn)出口水流壓力差電流效率η%通入電滲析器電流在脫鹽過程中得到有效利用的百分率26.8Q淡水（Cj-Cc)/(nI)電耗WkW·h/m3單位淡水產(chǎn)量的耗電量VI*10-3/(Q淡水η)濃縮倍數(shù)K--濃水與原淡水含鹽量之比(q+Qε)/q1.電滲析器運(yùn)行的工藝參數(shù)運(yùn)行工藝參數(shù)符號(hào)單位物理意義計(jì)算公532.極化和極限電流密度

有離子交換膜的極化和電極的極化膜的極化：在電滲析運(yùn)行過程中，由于反離子在膜內(nèi)遷移速度大于在溶液中的遷移速度，因而淡水室膜面的溶液濃度下降，并與主體溶液形成濃度梯度。當(dāng)工作電流增至一定值時(shí)，淡水室膜面的溶液濃度幾乎下降為零，致使水分子大量電離，使H+和OH-一起傳遞電流的作用，這一現(xiàn)象稱為極化。當(dāng)?shù)夷っ娴娜芤簼舛葹榱悖瑒t此時(shí)的工作電流稱為極限電流。極限電流與膜的有效面積之比值稱為極限電流密度(ilim)，計(jì)算如下：式中：ilim--極限電流密度，A/cm2；t--離子在膜中的遷移數(shù)；

t--離子在溶液中的遷移數(shù)；c--淡水室中水的對(duì)數(shù)平均含鹽量,mmol/L；

δ--膜面擴(kuò)散層厚度，cm；D--離子擴(kuò)散系數(shù)，cm2/s；

F--法拉第常數(shù)，96500C/mol。2.極化和極限電流密度有離子交換膜的極化和電極的極化54

電滲析器的極限電流密度(ilim)與淡水室中的水流速度有關(guān):ilim=k·vm·cc=(cj–cc)/[2.3lg(cj/cc)]式中:v--淡水室中的水流速度，cm/s；

c--淡水室中水的對(duì)數(shù)平均含鹽量，mmol/L；

m--流速指數(shù)(在0.33-0.90之間)；

k--水力學(xué)系數(shù)(隔板特性綜合系數(shù))；

cj--淡水室進(jìn)水的含鹽量，mmol/L；

cc--淡水室出水的含鹽量，mmol/L。

m與k可通過試驗(yàn)求得。有關(guān)試驗(yàn)表明，在設(shè)備、水溫、水質(zhì)確定時(shí)，v在5～20cm/s范圍內(nèi)，m與k是常數(shù)。在使用同種離子交換膜時(shí)，m、k值越大的電滲析裝置可獲得較高的除鹽率。電滲析器的極限電流密度(ilim)與淡水室中的水流速度有55電極極化：主要包括電極表面存在的濃差極化和電化學(xué)反應(yīng)。電極的濃差極化，是由于電極反應(yīng)放電時(shí)放電離子在電極表面層的濃度低于電極液中的濃度。電極極化：主要包括電極表面存在的濃差極化和電化學(xué)反應(yīng)。56

3.極化的危害電阻增大而增加電耗淡室中的水電離而消耗電能，且電流效率下降引起結(jié)垢

3.極化的危害電阻增大而增加電耗574.穩(wěn)定運(yùn)行的措施（1）原水的預(yù)處理（2）確定合理的操作參數(shù)4.穩(wěn)定運(yùn)行的措施（1）原水的預(yù)處理58（1）原水的預(yù)處理

原水預(yù)處理的目的是為了避免因電滲析設(shè)備堵塞和膜污染而引起的電滲析器脫鹽率下降、產(chǎn)水量降低和能耗增大。為此應(yīng)對(duì)進(jìn)水采取相應(yīng)的預(yù)處理措施，控制電滲析器的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到下列要求：(1)濁度隔板厚度1.5～2.0mm，＜3mg/L,

隔板焊度0.5～0.9mm，＜O.3mg/L；(2)耗氧量＜3mg/L(高錳酸鉀煮沸法測(cè)定，以O(shè)2計(jì))；(3)游離性余氯含量＜0.2mg/L；(4)鐵、錳含量鐵含量＜0.3mg/L,錳含量＜0.1mg/L；(5)水溫5～40℃；(6)淤塞密度指數(shù)(SDI)頻繁倒極電滲析(EDR)，SDI＜7，電滲析(ED)，SDI＜3～5。一般應(yīng)根據(jù)陰板厚度和倒極時(shí)間實(shí)測(cè)出適宜的SDI，一般＜10。（1）原水的預(yù)處理原水預(yù)處理的目的是為了避免因電59（2）確定合理的操作參數(shù)

電滲析器運(yùn)行中的操作參數(shù)包括流速、壓力、電壓、電流、進(jìn)水水質(zhì)、倒極時(shí)間間隔和酸洗周期等。如果濃水是循環(huán)利用的，還要確定濃水的循環(huán)比例。為了保證電滲析器合理、安全、有效地運(yùn)行，確定合理的操作參數(shù)是非常重要的。①流速和壓力②電壓和工作電流③確定倒極周期④確定酸洗周期⑤濃水循環(huán)的濃縮倍率確定（2）確定合理的操作參數(shù)電滲析器運(yùn)行中的操作參數(shù)60

①流速和壓力淡水室流速過低，會(huì)造成微量懸浮物沉積，阻力損失增大，各隔室配水不均，膜和水流界面處的擴(kuò)散層過厚，易產(chǎn)生局部極化。但流速也不可過大，這樣會(huì)造成設(shè)備漏水和變形，出水水質(zhì)下降，動(dòng)力消耗增大。一般流速5～10cm/s，進(jìn)水壓力不超過0.3MPa為宜。進(jìn)水壓力過高，會(huì)使膜對(duì)變形、漏水；進(jìn)水壓力過低，水流速度就降低；

①流速和壓力淡水室流速過低，會(huì)造成微量懸浮物沉積61②電壓和工作電流在確定適當(dāng)?shù)牧魉傧?，需要確定在什么直流電壓下運(yùn)行。這個(gè)電壓參數(shù)的選取，應(yīng)為與其相對(duì)應(yīng)的工作電流為極限電流的70%～90%時(shí)的電壓為宜，使其能防止產(chǎn)生極化而造成電流效率降低和結(jié)垢。當(dāng)原水含鹽量、硬度和有機(jī)物含量高時(shí)取低值，反之則取高值。電滲析器運(yùn)行時(shí)是控制直流電壓而不是控制工作電流。電滲析器有一個(gè)電壓的限值，它是由水溫、濃度、膜對(duì)尺寸和內(nèi)管道面積確定的。電壓超過限值，將有過大電流由電極通過鄰近的膜傳到濃水管道，產(chǎn)生足夠的熱面損壞電極附近的隔板和膜。另一方面由于隨運(yùn)行時(shí)間的增加，膜對(duì)電阻會(huì)有所上升，使電流下降，若為控制一定電流，必定要升高電壓．這樣易超過電壓的限值。②電壓和工作電流在確定適當(dāng)?shù)牧魉傧?，需要確定在什么直流電壓62③確定倒極周期定期切換電極，即定期改變電極的極性，使?jié)狻⒌仪袚Q。此時(shí)由于極性的交換，離子遷移方向也改變了，這樣在原陰膜濃水側(cè)生成的少量水垢在變換成淡水室后，會(huì)逐漸溶解，而在另一面沉積起來。定期倒換電極，造成了沉淀水垢的不穩(wěn)定狀態(tài)，可起到減輕結(jié)垢的作用。應(yīng)根據(jù)水質(zhì)和工藝操作條件，確定定時(shí)倒換電極的時(shí)間間隔，一般倒換電極的周期為l～4h。倒極操作時(shí)，要防止?jié)馑M(jìn)入淡水箱而污染水質(zhì)。頻繁倒極電滲析是每15～30min自動(dòng)倒換電極一次，并自動(dòng)地操作進(jìn)出水口閥門使?jié)狻⒌髯詣?dòng)切換。③確定倒極周期定期切換電極，即定期改變電極的極性，使?jié)?、?3④確定酸洗周期當(dāng)脫鹽率下降5%以后，應(yīng)停機(jī)進(jìn)行酸洗。采用倒極后，一般能使下降的除鹽率得到恢復(fù)，但運(yùn)行一斷時(shí)間后，除鹽率仍有下降趨勢(shì)，可能是由于局部極化、有機(jī)物污染和泥漿沉積等原因。對(duì)于這種情況應(yīng)輔以酸洗和反沖洗去消除這種影響。酸洗通常用1%～2%鹽酸進(jìn)行循環(huán)清洗0.5～1h，再用水清洗至出水呈中性。④確定酸洗周期當(dāng)脫鹽率下降5%以后，應(yīng)停機(jī)進(jìn)行酸洗。64⑤濃水循環(huán)的濃縮倍率確定

用電滲析法淡化、脫鹽時(shí)，要排掉幾乎和淡水體積相等的濃水和少量的極水。為了提高水的利用率，通常采用濃水循環(huán)的方法。所謂濃縮倍率就是濃水含鹽量與原水含鹽量之比。由物料平衡原理，可得濃縮倍率公式如下：

K=(q+Qε）/qK值的確定應(yīng)以保證濃水系統(tǒng)不形成碳酸鹽和硫酸鹽垢為原則,同時(shí)也不顯著降低電流效率，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)和所用的膜，通過試驗(yàn)確定。濃縮倍率的控制是通過改變給水的補(bǔ)充量來達(dá)到的。我國(guó)濃縮倍率一般為4～5，水的利用率為75%～85%。⑤濃水循環(huán)的濃縮倍率確定用電滲析法淡化、脫鹽時(shí)，65五、常見故障l.漏水

2.水流阻力上升、進(jìn)水流量下降

3.淡水水質(zhì)下降

4.膜出現(xiàn)脹縮五、常見故障l.漏水661.漏水原因：a.隔板、夾緊板、導(dǎo)水板或膜厚度不均、變形；

b.一級(jí)膜對(duì)數(shù)太多，不易緊固；

c.未夾緊或鎖緊時(shí)用力不均勻；

d.運(yùn)行中濃水、淡水、極水壓力不平衡等。解決方法：重視電滲析器各部件的選材和加工，組裝時(shí)應(yīng)裝齊裝平。鎖緊時(shí)要用力均勻，對(duì)于膜對(duì)數(shù)較多的裝置可采用分次組裝或分次壓緊的辦法。運(yùn)行時(shí)應(yīng)嚴(yán)格操作規(guī)程。對(duì)已變形部件和不合格部件要更換。1.漏水原因：a.隔板、夾緊板、導(dǎo)水板或膜厚度不均、變形；672．水流阻力上升、進(jìn)水流量下降產(chǎn)生原因：原水中懸浮物和膠體物質(zhì)大量沉積在配水槽和離子交換膜面；嚴(yán)重極化產(chǎn)生沉淀解決方法：應(yīng)設(shè)置必要的預(yù)處理裝置和反沖洗系統(tǒng)，在進(jìn)水管道中設(shè)排污閥，防止啟動(dòng)時(shí)將管道內(nèi)的雜質(zhì)帶入電滲析器中；運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取防止極化的措施。2．水流阻力上升、進(jìn)水流量下降產(chǎn)生原因：原水中懸浮物和膠體物683．淡水水質(zhì)下降

一般電滲析器正常運(yùn)行中，淡水水質(zhì)有一定的下降傾向，通過倒極和定期酸洗可使除鹽率回升。而運(yùn)行中水質(zhì)突然下降，或除鹽率明顯降低則應(yīng)視為故障，水質(zhì)下降的主要原因如下：

(1)工作電壓過高或倒極、酸洗周期太長(zhǎng)，致使嚴(yán)重極化，造成膜面沉積水垢，膜堆電阻增加，工作電流下降；

(2)預(yù)處理不當(dāng)，進(jìn)水帶入的沉積物會(huì)使水流阻力上升，膜電阻增加．從而影響水質(zhì)，進(jìn)水中有機(jī)物對(duì)膜的污染以及細(xì)菌微生物的生長(zhǎng)也會(huì)造成類似的結(jié)果；

(3)離子交換膜使用時(shí)間過長(zhǎng)，或由于其他原因，如進(jìn)水中氧化物質(zhì)的作用，膜已老化，膜電阻增加；

(4)組裝時(shí)膜與隔板裝錯(cuò)，運(yùn)行中膜的損壞造成濃、淡水互漏，同時(shí)電流效率也下降；

(5)電極損壞，電路系統(tǒng)等發(fā)生電氣故障。3．淡水水質(zhì)下降一般電滲析器正常運(yùn)行中，淡水水694．膜出現(xiàn)脹縮電滲析器運(yùn)行后，由于膜的質(zhì)量原因，膜會(huì)出現(xiàn)脹縮，通常是陽膜縮短，陰膜變長(zhǎng)，脹縮差異不大，可用1％～2％鹽酸溶液浸泡、洗凈后．再行組裝。脹縮太大，則可用純水浸泡陽膜使其伸展：陰膜可用稍濃鹽水浸泡使其收縮后，再行組裝。4．膜出現(xiàn)脹縮電滲析器運(yùn)行后，由于膜的質(zhì)量原因，膜會(huì)出現(xiàn)脹縮70六、電滲析法適用范圍適用范圍含鹽量單位含鹽量變化范圍耗電量，kWh/m3備注進(jìn)水出水海水淡化mg/L25000～

35000500～

100013～

25適用于海船或海島，因耗電量大，只采用中小容量的電滲析器苦咸水淡化mg/L1000～

10000500～

10001～5適用于苦咸水和沿海地區(qū)自來水初級(jí)除鹽mg/L500～

1000500～

1000約1制備初級(jí)純水代替蒸餾水，適于作低壓鍋爐用水較高硬度鹽水的除鹽總硬度mmol/L電導(dǎo)率μS/cm3～

8700～10000.015～0.031約1適用于水源硬度較高的低壓鍋爐用水及化學(xué)分析用水制備高純水電導(dǎo)率μS/cm10000～

170000.2～

0.31～2適用于電站高壓鍋爐用水及電子工業(yè)用水。制備方法：電滲析-一級(jí)復(fù)床-混床；離子交換-電滲析六、電滲析法適用范圍含鹽量變化范圍耗電量，kWh/m3進(jìn)水出71七、電滲析的最新研究進(jìn)展1.倒極電滲析

2.填充床電滲析

3.高溫電滲析七、電滲析的最新研究進(jìn)展1.倒721.倒極電滲析70年代以來，美國(guó)Ionics公司推出了倒極電滲析，簡(jiǎn)稱EDR。我國(guó)從1985年也發(fā)展了自己的EDR系統(tǒng)．1988年我國(guó)還引進(jìn)了美國(guó)Ionics公司的兩套50m3/h的EDR。EDR的出現(xiàn)是電滲析技術(shù)的一次重大突破，大大推動(dòng)了電滲析技術(shù)的發(fā)展，擴(kuò)展了它的應(yīng)用領(lǐng)域。1.倒極電滲析70年代以來，美國(guó)Ionics公司推出了倒73EDR原理ED法由于結(jié)垢問題，因此發(fā)展速度緩慢。EDR的原理和BD法基本是相同的，只是在運(yùn)行過程中，EDR每隔一定的時(shí)間(一般為15～20min)，正負(fù)電被極性相互倒換一次(國(guó)內(nèi)電滲析器一般2～4h倒換一次)，因此稱現(xiàn)行的倒極電滲行為頻繁倒極電滲析。它能自動(dòng)清洗離子交換膜和電極表面形成的污垢，確保離子交換膜效率的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及淡水的水質(zhì)相水量。EDR原理ED法由于結(jié)垢問題，因此發(fā)展速度緩慢。742.填充床電滲析又稱電脫離子法(Electrodeio-nizationo簡(jiǎn)稱EDI)．它是將電滲析法與離子交換法結(jié)合起來的一種新型水處理方法。利用電滲析過程中極化現(xiàn)象對(duì)離子交換填充床進(jìn)行電化學(xué)再生，它巧妙地集中了電滲析與離子交換這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，并且克服了它們的缺點(diǎn)，即電滲析過程的極化現(xiàn)象和離子交換的化學(xué)再生過程。一般水中含鹽量為50～15000mg/L時(shí)都可使用，而對(duì)含鹽量低的水更為適宜。這種方法基本上能夠除去水中全部離子，所以它在制備高純水及處理放射性廢水方面有著廣泛的用途。2.填充床電滲析又稱電脫離子法(Electrodeio-n75填充床電滲析原理簡(jiǎn)單的三隔室電滲析器，中間淡水室裝有混合陰、陽離子交換樹脂或裝填離子交換纖維等．兩邊是濃室(與極室在一起)。它的作用原理有以下幾個(gè)過程。a．電滲析過程：在外電場(chǎng)作用下，水中電解質(zhì)通過離子交換膜進(jìn)行選擇性遷移，從而達(dá)到去除離子的作用。b．離子交換過程：此過程靠離子交換樹脂對(duì)水中電解質(zhì)離子的交換作用，達(dá)到去除水中的離子。c．電化學(xué)再生過程：利用電滲析的極化過程產(chǎn)生的H+離子和0H-離子及樹脂本身的水解作用對(duì)樹脂進(jìn)行電化學(xué)再生。填充床電滲析原理簡(jiǎn)單的三隔室電滲析器，中間淡水室裝有混合陰、76填充床電滲析的原理填充床電滲析的原理773.高溫電滲析

高溫電滲析的優(yōu)點(diǎn)在于能使溶液的粘度下降，提高擴(kuò)散速度，溶液和膜的電導(dǎo)增大，從而可以提高允許電流密度，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，或者降低動(dòng)力消耗，從而降低處理費(fèi)用。

3.高溫電滲析高溫電滲析的優(yōu)點(diǎn)在于能使溶液78電滲析的應(yīng)用電滲析的應(yīng)用79膜法水處理教案課件80水處理方面的應(yīng)用首先用于苦咸水淡化，逐漸擴(kuò)大到海水淡化及制取飲用水和工業(yè)純水的給水處理中，在重金屬廢水處理、放射性廢水處理等工業(yè)廢水處理中部巳得到應(yīng)用。

水處理方面的應(yīng)用首先用于苦咸水淡化，81第二節(jié)反滲透一、反滲透原理二、反滲透膜三、反滲透膜組件四、反滲透膜污染因素及其防止五、反滲透脫鹽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)六、反滲透脫鹽系統(tǒng)的運(yùn)行七、反滲透與其它除鹽設(shè)備的組合系統(tǒng)第二節(jié)反滲透一、反滲透原理82一、反滲透的原理

滲透的定義：一種溶劑通過一種半透膜進(jìn)入一種溶液或一種稀溶液向一種比較濃的溶液的自然滲透。滲透壓：當(dāng)稀溶液向濃溶液的滲透停止時(shí)的壓力反滲透的定義：在濃液一邊加上比自然滲透壓更高的壓力，扭轉(zhuǎn)自然滲透方向，把濃溶液中的溶劑壓到半透膜的另一邊稀溶液中，這和自然界正常滲透過程相反。反滲透的條件：高選擇性和高滲透性的選擇性半透膜高于溶液滲透壓的操作壓一、反滲透的原理滲透的定義：一種溶劑通過一種半透膜進(jìn)入一83反滲透原理圖反滲透原理圖84滲透壓的計(jì)算根據(jù)滲透平衡時(shí)膜兩側(cè)水的化學(xué)位相等的條件，得出滲透壓的計(jì)算公式，對(duì)于水的稀溶液，其計(jì)算式可近似為VantHoff方程：Π=R·T·∑ci

式中：Π為滲透壓，Mpa；

R為氣體常數(shù)，0.008039MPa·L/(mol·K)；

T為水的絕對(duì)溫度，K；∑ci為水中各種溶質(zhì)的濃度之和，mol/L。滲透壓是選擇操作壓力和設(shè)計(jì)反滲透的重要依據(jù)。滲透壓的計(jì)算根據(jù)滲透平衡時(shí)膜兩側(cè)水的化學(xué)位相等的條件，得出滲8525℃時(shí)部分典型溶液的滲透壓數(shù)據(jù)組分濃度滲透壓組分濃度滲透壓mg/Lmol/LMPapsimg/Lmol/LMPapsiNaCl350000.602.8398MgSO410000.008310.0253.6海水32000--2.4340MgCl210000.01050.0689.7NaCl20000.03420.1622.8CaCl210000.0090.0588.3苦咸水2000-5000--0.105-0.2815-40蔗糖10000.002920.0071.05NaHCO310000.01190.0912.8葡萄糖10000.00550.0142.0Na2SO410000.007050.0426.025℃時(shí)部分典型溶液的滲透壓數(shù)據(jù)濃度滲透壓組分濃度滲透壓mg86二、反滲透膜1.反滲透膜的性能要求和指標(biāo)(1)膜的化學(xué)穩(wěn)定性(2)膜的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度(3)膜的理化指標(biāo)(4)膜的分離透過特性指標(biāo)2.膜運(yùn)行條件的影響因素及膜表面的濃差極化(1)膜的水通量和脫鹽率(2)膜表面的濃差極化3.膜的材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、反滲透膜1.反滲透膜的性能要求和指標(biāo)87(1)膜的化學(xué)穩(wěn)定性

膜的化學(xué)穩(wěn)定性主要指膜的抗氧化性和抗水解性。膜材料都是高分子化合物，而水溶液中含有次氯酸鈉、溶解氧、雙氧水、六價(jià)鉻等氧化劑，這些氧化劑會(huì)造成膜的氧化，影響膜的性能和壽命。因此若分離含氧化劑的水溶液，應(yīng)盡量避免用含鍵能很低的O-O鍵或N-N鍵的膜，以提高膜的抗氧化能力，如，芳香聚酰胺膜中因有一定的N－N鍵，在氧化劑含量較高時(shí)易斷裂，故其抗氧化性不如醋酸纖維膜。膜的水解和氧化是同時(shí)發(fā)生的。當(dāng)制備膜的高分子化合物中含－CONH－、－COOR－、－CN－、－CN2O－等時(shí)，在酸或堿的作用下，易發(fā)生水解反應(yīng)，使膜破壞，而聚砜、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚等材料的抗水解性能優(yōu)越，但由于其缺少親水基團(tuán)，故透水性差，常用做制作膜表面有孔的超濾膜和微孔濾膜。(1)膜的化學(xué)穩(wěn)定性膜的化學(xué)穩(wěn)定性主要指88(2)膜的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度反滲透膜有時(shí)需在較高溫度下使用，故需耐熱。膜的機(jī)械強(qiáng)度是高分子材料力學(xué)性質(zhì)的體現(xiàn)，其中包括膜的耐磨性。在壓力作用下，膜的壓縮和剪切蠕變以及表現(xiàn)出的壓密現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致膜的透過速度下降。如能將膜直接制作在高強(qiáng)度的支撐材料上，會(huì)增加膜的機(jī)械強(qiáng)度。(2)膜的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度反滲透膜有時(shí)需在較高溫度下使用，故89(3)膜的理化指標(biāo)膜材質(zhì)允許使用的壓力適用的pH范圍耐O2和Cl2等氧化性物質(zhì)的能力抗微生物、細(xì)菌的侵蝕能力耐膠體顆粒及有機(jī)物、微生物的污染能力(3)膜的理化指標(biāo)膜材質(zhì)90(4)膜的分離透過特性指標(biāo)

膜的分離特性指標(biāo)包括脫鹽率（或鹽透過率）、產(chǎn)水率（或回收率）、水通量及流量衰減系數(shù)（或膜通量保留系數(shù)）等。(4)膜的分離透過特性指標(biāo)膜的分離特性指標(biāo)包括脫91①脫鹽率（SaltRejection）指給水中總?cè)芙夤腆w物（TDS）中的未透過膜部分的百分?jǐn)?shù)。

脫鹽率＝（1－產(chǎn)品水中總?cè)芙夤腆w物/給水中總?cè)芙夤腆w物）×100％②產(chǎn)水率（PermeatFlowRate/Recovery）指滲透水流的比率，也可表示為回收率，即產(chǎn)水流量與給水流量之比。產(chǎn)水率＝（產(chǎn)品水流量/給水流量）×100％①脫鹽率（SaltRejection）92③水通量（Flux）又稱透水量，指單位面積膜的產(chǎn)品水流量，是設(shè)計(jì)和運(yùn)行都要加以控制的重要指標(biāo)，它取決于膜和原水的性質(zhì)、工作壓力、溫度。④通量衰減系數(shù)（Fluxdeclinecoefficient）指反滲透裝置在運(yùn)行過程中水通量衰減的程度，即運(yùn)行一年后水通量與初始運(yùn)行水通量下降的比值。如，Hydranautics的膜以井水為原水時(shí)每年衰減4％～7％。③水通量（Flux）93⑤膜通量保留系數(shù)（MembraneFluxRetentionCoefficient）指運(yùn)行一定時(shí)間后水通量與初始水通量的比值。⑥鹽透過率（SaltPassage）鹽透過率＝（1－脫鹽率）×100％⑤膜通量保留系數(shù)（MembraneFluxRetenti94⑦最大給水流量、最大壓降、最低濃水流量設(shè)定最大給水流量用來保護(hù)容器中的第一個(gè)反滲透元件，使其給水與濃水壓力降不會(huì)太大，否則，壓力降高就可能使膜組件變形，損壞膜元件。設(shè)定最小的濃水流量以保證在容器末端的膜元件有足夠的橫向流速，從而減少了膠體在膜表面上的沉淀，并且減少濃差極化對(duì)膜表面的影響。濃差極化指在膜表面上的鹽濃度高于主體流體濃度的現(xiàn)象，易產(chǎn)生鹽濃縮，因?yàn)闄M向流速低，膜表面的鹽的反向擴(kuò)散速度就低，結(jié)果難溶鹽沉淀的機(jī)會(huì)增多，而且更多的鹽會(huì)透過膜表面，導(dǎo)致產(chǎn)水量和脫鹽率下降。⑦最大給水流量、最大壓降、最低濃水流量95反滲透膜的除鹽分離特性1)有機(jī)物比無機(jī)物容易分離。2)電解質(zhì)比非電解質(zhì)易分離。對(duì)電解質(zhì)來說，電荷高的分離性好，例如去除率大小順序?yàn)椋?/p>

Al3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+；PO43-＞SO42-＞Cl-反滲透膜的除鹽分離特性1)有機(jī)物比無機(jī)物容易分離。963)無機(jī)離子的去除率受該離子的水合離子數(shù)及水合離子半徑的影響．水合離子半徑越大的離子(一般離子半徑小的離子，其水合離子半徑大)，則越容易被去除。例如，某些陽離子的去除率大小順序?yàn)椋?/p>

Mg2+、Ca2+＞Li+＞Na+＞K+，而陰離子的去除率大小順序?yàn)椋?/p>

F-＞C1-＞Br-＞NO3-。3)無機(jī)離子的去除率受該離子的水合離子數(shù)及水合離子半徑的影響974)對(duì)非電解質(zhì)來說，分子愈大的愈易去除。5)氣體容易透過膜。例如：氨、氯、碳酸氣、硫化氫氧等氣體的去除率就很低。氨的分離性較差，但調(diào)pH值使之成為銨離子后，分離性就變好。6)對(duì)弱酸諸如硼酸、有機(jī)酸的去除率低。在有機(jī)化合物中，去除率大小順序?yàn)椋簷幟仕幔揪剖幔疽宜?，乙醛＞乙醇＞胺＞酸?)對(duì)非電解質(zhì)來說，分子愈大的愈易去除。982.膜運(yùn)行條件的影響因素及膜表面的濃差極化

(1)膜的水通量和脫鹽率

(2)膜表面的濃差極化2.膜運(yùn)行條件的影響因素及膜表面的濃差極化(1)膜的水99

膜的水通量和脫鹽率是反滲透過程中關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)將受到壓力、溫度、回收率、給水含鹽量、給水pH值等因素的影響。

壓力給水壓力升高使膜的水通量增大，壓力升高并不影響鹽透過量，在鹽透過量不變的情況下，水通量增大時(shí)產(chǎn)品水含鹽量下降，脫鹽率提高。

溫度在提高給水溫度而其他運(yùn)行參數(shù)不變時(shí)，產(chǎn)品水通量和鹽透過量均增加。(1)膜的水通量和脫鹽率膜的水通量和脫鹽率是反滲透過程中關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)，這兩100給水含鹽量給水含鹽量增加影響鹽透過量和產(chǎn)品水通量，使產(chǎn)品水通量和脫鹽量均下降?；厥章试龃螽a(chǎn)品水的回收率，則產(chǎn)品水通量稍有下降趨勢(shì)。因?yàn)闈馑}濃度增大，鹽濃度高，則滲透壓增大，在給水壓力不變的情況下，用于水通過膜的壓力降低。給水pH值脫鹽率和水通量在一定的pH值范圍內(nèi)較為恒定，一般最大脫鹽率的pH為8.5左右。給水含鹽量給水含鹽量增加影響鹽透過量和產(chǎn)品水通量，使產(chǎn)品101(2)膜表面的濃差極化

反滲透過程中，水分子透過以后，膜界面中含鹽量增大，形成較高濃度的濃水層，此層與給水水流的濃度形成很大的濃度梯度，這種現(xiàn)象稱為膜的濃差極化。

(2)膜表面的濃差極化反滲透過程中，水分子透過以后102濃差極化的危害

由于界面層中的濃度很高，相應(yīng)地會(huì)使?jié)B透壓升高，導(dǎo)致原來運(yùn)行條件下的產(chǎn)水量下降。由于界面層中鹽的濃度升高，膜兩側(cè)的鹽濃度差增大，使產(chǎn)品水的鹽透過量增大。由于界面層的濃度升高，則易結(jié)垢的物質(zhì)增加了沉淀的傾向，從而導(dǎo)致膜的垢物污染。濃差極化也是促成膜表面膠體污染的重要原因（膠體擴(kuò)散速度遠(yuǎn)小于鹽）。濃差極化的危害由于界面層中的濃度很高，相應(yīng)地會(huì)使?jié)B透壓升高103消除濃差極化的措施

嚴(yán)格控制膜的水通量;

嚴(yán)格控制回收率;

嚴(yán)格按照膜生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)導(dǎo)則進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)行。制造商對(duì)回收率的要求考慮了膜表面沖洗的流速，對(duì)水通量的規(guī)定考慮了膜表面濃縮鹽分應(yīng)避免達(dá)到臨界濃度。消除濃差極化的措施嚴(yán)格控制膜的水通量;1043.膜的材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

按反滲透膜的材質(zhì)、成膜工藝、結(jié)構(gòu)和特性分類，主要有非對(duì)稱反滲透膜、復(fù)合反滲透膜，包括被人們關(guān)注的耐氯膜、耐污染膜、動(dòng)力膜、荷電膜、無機(jī)膜等。3.膜的材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按反滲透膜的材質(zhì)、成膜工藝、結(jié)105非對(duì)稱反滲透膜最早實(shí)際使用的反滲透膜，其結(jié)構(gòu)特征是二層結(jié)構(gòu)，上面一層是致密脫鹽層，下面一層是多孔支撐層，真正起脫鹽作用的是致密層最上面厚約0.1～0.2微米的一部分，叫活化層。致密層和多孔支撐層是在膜制備過程中同時(shí)形成的。目前應(yīng)用最廣泛的非對(duì)稱反滲透膜是醋酸纖維膜（CA）和芳香聚酰胺膜。非對(duì)稱反滲透膜106醋酸纖維素膜（CA）有平膜和管式膜（中空纖維膜）通常膜的厚度為100～200μm，制膜時(shí)與空氣相接觸的丙酮蒸發(fā)面在外觀上有光澤，并有非常致密的構(gòu)造，其厚度在0.25～1μm，這層稱為表面層或表面致密層，與除鹽作用有關(guān)。表面層下有一較厚的多孔海綿層，支持著表面層，稱為支持層。表面層含水率12％，支持層含水率60％。表面層的細(xì)孔在10nm以下，支持層的細(xì)孔在100nm以上。醋酸纖維素膜（CA）有平膜和管式膜（中空纖維膜）107CA平膜制作程序CA平膜制作程序108優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜，制備簡(jiǎn)單，透水性能好。膜在短時(shí)間內(nèi)抗氯氣的濃度可達(dá)20ppm。缺點(diǎn)：容易水解和生物降解，高分子的屈服壓力只有56kg/cm2，只能在較窄的pH值范圍（4～7）、較低的原水溫度（小于30度）和較低的操作壓力（低于50kg/cm2）下使用。應(yīng)用：適用于苦咸水淡化、超純水制備和中性水溶液的濃縮分離等方面。三醋酸纖維素、醋酸丙酸纖維素、醋酸丁酸纖維素等都可做成纖維素類膜。返回優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜，制備簡(jiǎn)單，透水性能好。膜在短時(shí)間內(nèi)抗氯氣的濃109芳香聚酰胺膜（PA）70年代以前研究的主要是脂肪族的聚酰胺膜，如尼龍-56、環(huán)氧乙烷接枝尼龍以及異氰酸酯處理的尼龍等。這些膜的透水性都較差，目前使用最多的是芳香聚酰胺膜，成膜材料為芳香聚酰胺、芳香聚酰胺-酰肼以及一些含氮芳香聚合物。優(yōu)點(diǎn)：具有較高的透水量和較高的脫鹽率，膜的化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高，一般適用pH為4～10、較高的原水溫度和操作壓力。缺點(diǎn)：膜材料單體毒性大，制備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，對(duì)氯氣比較敏感。應(yīng)用：除適用于CA膜應(yīng)用范圍外，還適用于一級(jí)海水淡化、工業(yè)污水凈化及酸性、堿性水溶液的濃縮分離。芳香聚酰胺膜（PA）70年代以前研究的主要是脂肪族的聚酰胺膜110復(fù)合反滲透膜由于非對(duì)稱膜的致密層和支撐層是在制備中同時(shí)形成的，故非對(duì)稱膜的活化層很難做得比1000埃更薄，而活化層越厚，透水量越小，流量衰減系數(shù)越大。為克服此問題，發(fā)展了復(fù)合反滲透膜，其活化層和支持層分開形成，從結(jié)構(gòu)上看，復(fù)合膜是兩層薄皮的復(fù)合體，活化層理論上可做成200埃厚。制法：將極薄的皮層刮制在一種預(yù)先制好的微細(xì)多孔支撐層上。復(fù)合反滲透膜由于非對(duì)稱膜的致密層和支撐層是在制備中同時(shí)形成的111復(fù)合膜具有比非對(duì)稱膜更大的透水量（比非對(duì)稱膜高80～100％）、更高的脫鹽率和更小的流量衰減系數(shù)，它的出現(xiàn)大大降低了反滲透的操作壓力，延長(zhǎng)了膜的壽命，提高了反滲透的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了萬噸以上反滲透膜海水淡化工廠和十萬噸級(jí)反滲透苦咸水淡化工廠的建立。復(fù)合膜具有比非對(duì)稱膜更大的透水量（比非對(duì)稱膜高80～100％112三、反滲透膜組件的幾種形式1.板框式2.管式3.螺旋式4.中空纖維式三、反滲透膜組件的幾種形式1.板框式1131.板框式反滲透裝置有系緊螺栓式和耐壓容器式反滲透器系緊螺栓式由幾塊或幾十塊承壓板組成。承壓板兩側(cè)覆蓋微孔支撐板和反滲透膜。將這些貼有膜的板多層間隔迭合，用長(zhǎng)螺栓固定后，裝入密封耐壓容器中。高壓鹽水以湍流狀態(tài)通過反滲透膜表面，淡化水由承壓板中流出。板框式反滲透器的優(yōu)點(diǎn)為：裝置牢固，能承受高壓，占地面積不太大。其缺點(diǎn)是液流狀態(tài)差，容易造成濃差極化，設(shè)備費(fèi)用較大。1.板框式反滲透裝置有系緊螺栓式和耐壓容器式反滲透器1141-O型密封環(huán)；2-膜；3-多孔板1-O型密封環(huán)；2-膜；3-多孔板115

耐壓容器式是將多層脫鹽板堆積組裝放入耐壓容器中而成。耐壓容器式是將多層脫鹽板堆積組裝放入耐壓容器中而成。1162.管式管式反滲透器有內(nèi)壓式、外壓式、單管式和管束式等幾種。在管式膜滲透過程：在壓力下料液通過具有內(nèi)壁膜的管子，穿過半透膜的產(chǎn)水從支撐管上的小孔流出，管內(nèi)濃縮的鹽水從管子的另一端流出。2.管式管式反滲透器有內(nèi)壓式、外壓式、單管式和管束式等幾117

1183.螺旋卷式（簡(jiǎn)稱卷式）

螺旋卷式反滲透膜的組成是在二層反滲透膜中間夾入一層多孔支撐材料，并密封膜的二面邊緣(使鹽水與透過膜的淡化水隔開)，再在膜的下面鋪上一層隔網(wǎng)，然后沿著鉆有孔的中心管卷繞這一依次選好的多層材料(膜／多孔支撐材料／膜／進(jìn)料液隔網(wǎng))，就形成一個(gè)卷式反滲透膜組件。3.螺旋卷式（簡(jiǎn)稱卷式）螺旋卷式反滲透膜119膜法水處理教案課件1204.中空纖維式

美國(guó)杜邦公司和道斯化學(xué)公司提出用純中空纖維素作為反滲透膜，制造出一種中空纖維式反滲透裝置。這種裝置類似于一端封死的熱交換器，其中含有外徑50μm、內(nèi)徑25μm；裝成一種圓柱形中空纖維管束，一端敞開，另一端用環(huán)氧樹脂封死，放入一種圓筒形耐壓容器中，或者將中空纖維彎曲成U形裝入耐壓容器中，由于這種中空纖維極細(xì)，通?？梢匝b填幾百萬根。高壓溶液從容器旁的打進(jìn)去。經(jīng)過中空纖維膜的外壁，從中空纖維管束的另一端把滲透液收集起來，濃縮后的料液從另一端連續(xù)排掉。4.中空纖維式美國(guó)杜邦公司和道斯化學(xué)公司提出用121中空纖維膜組件中空纖維膜組件122

中空纖維式的優(yōu)點(diǎn)是單位體積內(nèi)的膜裝載面積大，無須承壓材料，裝備緊湊。缺點(diǎn)是容易堵塞、清洗困難。因此對(duì)原液的預(yù)處理要求很嚴(yán)。中空纖維式的優(yōu)點(diǎn)是單位體積內(nèi)的膜裝載面積大，123各種反滲透器的單位體積產(chǎn)水量各種反滲透器的單位體積產(chǎn)水量124各種反滲透器的優(yōu)點(diǎn)各種反滲透器的優(yōu)點(diǎn)125四、反滲透膜污染因素及其防止

1.反滲透膜的污染

2.膜的防垢技術(shù)措施

3.反滲透膜的清洗四、反滲透膜污染因素及其防止1.反滲透膜的污染1261.反滲透膜的污染

導(dǎo)致膜性能降低的膜污染因素：（1）膜本身發(fā)生化學(xué)變化，包括芳香聚酰胺膜的胺基受氯和其他氧化性因素的作用而破壞；醋酸纖維素膜的酯基受溫度和pH值影響而水解；膜受強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的溶解等。（2）顆粒物的沉積（膠體污染）：由于進(jìn)水中常含有大量的硅酸膠體，前端的過濾處理無法脫除，增加了溶質(zhì)的傳質(zhì)阻力，且有形成硅酸鹽垢的不利因素。

1.反滲透膜的污染導(dǎo)致膜性能降低的膜污染因素：127

（3）無機(jī)物的沉積（結(jié)垢）：膜表面鹽濃度升高（濃差極化現(xiàn)象），當(dāng)成垢鹽的濃度超過其飽和濃度時(shí)就會(huì)發(fā)生結(jié)垢，使得消耗的能量增大。（4）微生物的粘附及生長(zhǎng)（生物污染）：進(jìn)水中含有微生物和膜的較大的表面積。（5）有機(jī)分子的吸附（有機(jī)污染）：水中有機(jī)大分子如油和烴類對(duì)膜的污堵或小分子有機(jī)物對(duì)膜的吸附污染。（3）無機(jī)物的沉積（結(jié)垢）：膜表面鹽濃度升高（濃差極化128

膜的懸浮物和膠體顆粒污染膜受懸浮物和膠體顆粒污染的表現(xiàn)給水中淤泥膠體的來源污染因素的表征去除天然水中懸浮顆粒及膠體的常規(guī)處理方法

膜的懸浮物和膠體顆粒污染膜受懸浮物和膠體顆粒污染的表現(xiàn)129

膜受懸浮物和膠體顆粒污染的表現(xiàn)表現(xiàn)在產(chǎn)品水流量降低，有時(shí)也影響脫鹽率，初期標(biāo)志是反滲透系統(tǒng)的給水/濃水壓差增大。膜受懸浮物和膠體顆粒污染的表現(xiàn)130

給水中淤泥膠體的來源:細(xì)菌、黏土、大分子有機(jī)物、膠體硅不溶解的金屬鐵的腐蝕產(chǎn)物給水預(yù)處理使用的混凝劑，如鋁鹽、鐵鹽或帶正電荷的聚電解質(zhì)在澄清和過濾中未能有效地除去的物質(zhì)預(yù)處理所加入的帶正電荷聚合物的凝聚劑與加入的帶負(fù)電荷的阻垢劑產(chǎn)生的沉淀顆粒給水中淤泥膠體的來源:131污染因素的表征水中膠體和懸浮顆粒的污染因素以淤泥密度指數(shù)SDI量度表征，對(duì)于卷式反滲透膜，進(jìn)水要求小于5，中空纖維膜小于3。SDI作為反滲透給水重要的指標(biāo)，在反滲透運(yùn)行中應(yīng)每天測(cè)3次。用直徑為47mm，孔徑為0.45微米的過濾膜，保持2.1MPa壓力，開始記錄過濾500mL水樣所用時(shí)間t0，在同樣壓力下連續(xù)過濾15min，15min后再測(cè)量過濾500mL水樣所用時(shí)間t15，則：SDI＝（1－t0/t15）×100/15。測(cè)定方法詳見ASTMD189－82。污染因素的表征水中膠體和懸浮顆粒的污染因素以淤泥密度指數(shù)SD132

去除天然水中懸浮顆粒及膠體的方法:

混凝澄清、直接凝聚過濾、介質(zhì)過濾、濾芯過濾、氧化（除鐵、錳）過濾的深度過濾。近年來，微濾、超濾的膜分離方法引入了反滲透給水預(yù)處理領(lǐng)域，并可望成為代替常規(guī)處理方法的新技術(shù)。去除天然水中懸浮顆粒及膠體的方法:133

膜的有機(jī)物污染:

反滲透給水中有機(jī)物的允許值，就目前所掌握的信息認(rèn)為有機(jī)物污染尚難于預(yù)測(cè)。從SDI的測(cè)定可知，大于0.45微米的有機(jī)物大分子會(huì)引起污染威脅，可能包括腐殖質(zhì)、腐殖質(zhì)與黏土及金屬離子相結(jié)合的復(fù)合物、具有膠體性質(zhì)的有機(jī)物蛋白質(zhì)、病毒、細(xì)菌、纖維素等多糖類化合物。不能被0.45微米膜阻留的有機(jī)物是否會(huì)對(duì)膜造成污染尚難以簡(jiǎn)單地確定，只能靠試驗(yàn)來檢驗(yàn)。膜的有機(jī)物污染:反滲透給水中有機(jī)物的134溶解性有機(jī)物的去除原水中的有機(jī)物呈懸浮、膠體和溶解三種形態(tài)，懸浮、膠體形態(tài)的有機(jī)物可通過前述的方法除去或降低，這里僅指溶解性有機(jī)物。有機(jī)物不僅是微生物的養(yǎng)料，而且當(dāng)其濃縮到一定程度后，還可以溶解膜材料，使膜件能劣化；有機(jī)物的種類較多，有些低分子有機(jī)物如乙醇等可透過膜，因此對(duì)膜無影響；腐殖酸分子量大，不透過膜，對(duì)膜的污染也較少；而丹寧酸易吸附在膜上，是強(qiáng)污染物：除去溶解性有機(jī)物的方法有：①用陽離子混凝劑除去負(fù)電性大分子有機(jī)物；②投加氧化劑如Cl2、Cl02等氧化、分解有機(jī)物；③采用活性炭吸附；④用超濾除去一定分子量的有機(jī)物等。溶解性有機(jī)物的去除原水中的有機(jī)物呈懸浮、膠體和溶解三種形態(tài)，135

膜的微生物污染

微生物主要是隨著原水進(jìn)入系統(tǒng)的。進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的微生物會(huì)在膜元件及管道內(nèi)繁殖生長(zhǎng)，形成生物粘泥，造成膜的生物污染，從而嚴(yán)重影響膜的性能，其表現(xiàn)特征主要為：①水通量逐漸下降，運(yùn)行壓差逐漸增加；②對(duì)于CA膜，微生物(如細(xì)菌)的侵蝕會(huì)使醋酸纖維素高分子中的乙酰基破壞，引起膜脫鹽率的下降；③對(duì)于復(fù)合膜，雖然不會(huì)被細(xì)菌侵蝕，但細(xì)菌粘泥會(huì)造成膜元件的污堵。④由于生物粘泥的附著力較大，具有保護(hù)微生物不受水流剪切力的作用。一旦發(fā)生生物污染就較難進(jìn)行清洗。⑤微生物黏膜也不怕化學(xué)消毒藥物的影響，由于總是不能徹底清除因而加速黏膜的再生。膜的微生物污染微生物主要是隨著原水進(jìn)入系統(tǒng)的136

生物黏膜的預(yù)測(cè)

水通量下降、脫鹽率下降、進(jìn)水/濃水壓力差增加并非生物污染的防止指標(biāo)。①測(cè)定原水入水口－預(yù)處理各環(huán)節(jié)－反滲透給水、濃水以及產(chǎn)品水細(xì)菌總數(shù)（TBC），觀察細(xì)菌變化數(shù)值。當(dāng)發(fā)現(xiàn)濃水中的TBC明顯增加，說明反滲透膜尚可能有粘泥形成。生物黏膜的預(yù)測(cè)水通量下降、脫鹽率下降、進(jìn)水/濃水137②給水中的有機(jī)物含量除可造成膜的污染外，還可作為細(xì)菌生存的營(yíng)養(yǎng)，故應(yīng)對(duì)有機(jī)物（以總有機(jī)碳表示，TOC）的含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2mg/LTOC大致相當(dāng)于5mg/L的總有機(jī)生物量，TOC和TBC之間有一定的相應(yīng)關(guān)系，可以間接地監(jiān)視生物膜的發(fā)展。③定期檢查反滲透前的濾芯過濾器及給水管、濃水管內(nèi)部的清潔程度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有黏狀物或臭味即為產(chǎn)生生物粘泥的征兆。④為反滲透系統(tǒng)裝上有代表性的模擬膜元件的監(jiān)控系統(tǒng)。②給水中的有機(jī)物含量除可造成膜的污染外，還可作為細(xì)菌生存的營(yíng)138生物黏膜的控制（1）采取沖擊式消毒或清洗，使反滲透膜上的生物污染物受到控制，維持在一個(gè)可以承受的水平。（2）如果膜的污染超過允許值時(shí)，膜的阻力上升，產(chǎn)水量下降，必須果斷停止運(yùn)行，進(jìn)行清洗，如有延誤，則清洗將更困難。實(shí)踐證明，當(dāng)產(chǎn)水量下降至原產(chǎn)水量的50％時(shí)，則清洗難以奏效。生物黏膜的控制（1）采取沖擊式消毒或清洗，使反滲透膜上的生物139

反滲透膜的消毒殺菌方式氯化加氯、次氯酸鈉或二氧化氯均可以，但應(yīng)注意，對(duì)于聚酰胺膜給水必須脫氯，可采用活性炭吸附脫氯或加入亞硫酸鈉或焦亞硫酸鈉化學(xué)脫氯。異噻唑啉酮?dú)⒕贤饩€殺菌，常用于小型反滲透系統(tǒng)臭氧消毒滅菌

反滲透膜的消毒殺菌方式氯化1402.膜的防垢技術(shù)措施

按照結(jié)垢的順序有：碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化硅絡(luò)合物、硫酸鋇、硫酸鍶、氟化鈣。而鋁、鐵或錳的氫氧化物一般應(yīng)在預(yù)處理時(shí)沉淀析出，因而不會(huì)在膜上結(jié)晶。（1）鈉離子軟化（5）加入阻垢劑（2）弱酸性陽離子交換樹脂脫堿（6）硅垢的防止（3）石灰軟化法（7）進(jìn)料水的預(yù)處理（4）加酸2.膜的防垢技術(shù)措施按照結(jié)垢的順序有：碳酸鈣141（1）鈉離