反滲透與納濾脫鹽

第七章

反滲透和納濾脫鹽第一節(jié)膜法分離1.1、膜分離法簡(jiǎn)介膜的概念膜——具有選擇透過(guò)性的一層薄薄的凝聚物質(zhì)。薄膜分離系統(tǒng)用于去除小顆粒及溶解鹽。膜分離（MembraneSeparation）——是以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)一定推動(dòng)力的作用下，使混合物中的某些組分選擇性地透過(guò)膜，從而使混合物得以分離，以達(dá)到濃縮、提純等目的的分離過(guò)程。

加壓的供水流平行通過(guò)薄膜表面，部分水流通過(guò)薄膜，被排除的顆粒在剩余的水流中濃度會(huì)越來(lái)越高。由于溶液是連續(xù)性的流過(guò)，被排除的顆粒不會(huì)沉積，反而會(huì)被濃縮液帶走。因此，進(jìn)水流在通過(guò)薄膜后便分為通過(guò)薄膜的溶液（滲透液）和殘留的濃縮液。1.2、膜分離過(guò)程的特點(diǎn)膜分離過(guò)程均需要一定能量物質(zhì)選擇透過(guò)膜的能量可分為兩類：借助外界能量，物質(zhì)由低位到高位流動(dòng)；借助本身的化學(xué)位差，物質(zhì)由高位到低位流動(dòng)推動(dòng)力：壓力差、濃度差、電位差、溫度差1.3、膜分離法的分類一般可分為：微濾（microfiltration）、超濾（ultrafiltration;hyperfiltratio）、納濾（nanofiltration;NF）和薄膜過(guò)濾反滲透（reverseosmosis，RO;reverseosmosis;RO）微濾、超濾、納濾和反滲透均為壓力推動(dòng)的分離過(guò)程，即在壓力差的作用下，溶劑及小分子能通過(guò)膜，而鹽、大分子、微粒等被截留，其截留程度取決于膜結(jié)構(gòu)。微濾

微濾能截留0.1～1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(wú)機(jī)鹽）等通過(guò)，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(guò)，微濾膜兩側(cè)的運(yùn)行壓差（有效推動(dòng)力）一般為0.7bar。超濾超濾利用一種壓力活性膜，在外界推動(dòng)力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對(duì)較高的物質(zhì),而水和小的溶質(zhì)顆粒透過(guò)膜的分離過(guò)程。通過(guò)膜表面的微孔篩選可截留分子量為1000—100000的物質(zhì)。水分子和分子量小于300—500的溶質(zhì)透過(guò)膜，可將水中含有的大部分膠體硅除去，同時(shí)可去除大量的有機(jī)物等。透膜壓一般為1~7bar。

納濾

納濾膜的一個(gè)很大特性是膜本體帶有電荷，這是它在很低壓力下具有較高除鹽性能和截留相對(duì)分子質(zhì)量為數(shù)百的物質(zhì)，也可脫除無(wú)機(jī)鹽的重要原因。主要去除直徑為1nm左右的溶質(zhì)粒子，故被命名為“納濾膜”，二價(jià)或高價(jià)離子，特別是陰離子的截留率比較高，可大于90%，而對(duì)一價(jià)離子的截留率一般低于90%。截留物相對(duì)分子質(zhì)量為200-1000

。透膜壓一般為3.5~16bar。反滲透

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(guò)。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%。操作壓力較高，一般為2～10Mpa。1.4、膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）膜分離是一個(gè)高效分離過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)高純度的分離；（2）大多數(shù)膜分離過(guò)程不發(fā)生相變化，因此能耗較低；（3）膜分離通常在常溫下進(jìn)行，特別適合處理熱敏性物料；（4）膜分離設(shè)備本身沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的部件，可靠性高，操作、維護(hù)都十分方便。1.5、分離膜性能

分離膜（Membrane）是膜分離過(guò)程的核心部件，其性能直接影響著分離效果、操作能耗以及設(shè)備的大小。分離膜的性能主要包括兩個(gè)方面：透過(guò)性能與分離性能1．透過(guò)性能能使待分離的混合物有選擇的透過(guò)是分離膜的最基本條件。表征膜透過(guò)性能的參數(shù)是透過(guò)速率。透過(guò)速率——指單位時(shí)間、單位膜面積透過(guò)組分的通過(guò)量，對(duì)于水溶液體系，又稱透水率或水通量，以J表示。

式中：J——透過(guò)速率，m3/(m2·h)或kg/(m2·h)；

V——透過(guò)組分的體積或質(zhì)量，m3或kg；

A——膜有效面積，m2；

t——操作時(shí)間，h。膜的透過(guò)速率與膜材料的化學(xué)特性和分離膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)，且隨操作推動(dòng)力的增加而增大。此參數(shù)直接決定分離設(shè)備的大小。2．分離性能

分離膜必須對(duì)被分離混合物中各組分具有選擇透過(guò)的能力，即具有分離能力，這是膜分離過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)的前提。不同分離過(guò)程中膜的分離性能有不同的表示方法，如截留率、截留分子量、分離因數(shù)等。（1）截留率對(duì)于反滲透過(guò)程，通常用截留率表示其分離性能。截留率反映膜對(duì)溶質(zhì)的截留程度，對(duì)鹽溶液又稱為脫鹽率，以R表示，定義為

式中CF

——原料中溶質(zhì)的濃度，kg/m3；

CP——滲透物液中溶質(zhì)的濃度，kg/m3。100％截留率表示溶質(zhì)全部被膜截留,此為理想的半滲透膜；0％截留率則表示全部溶質(zhì)透過(guò)膜，無(wú)分離作用。（2）截留分子量在超濾和納濾中，通常用截留分子量表示其分離性能。截留分子量是指截留率為90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的最小分子量。截留分子量的高低，在一定程度上反映了膜孔徑的大小，通?？捎靡幌盗胁煌肿恿康臉?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。（3）分離因數(shù)對(duì)于氣體分離和滲透汽化過(guò)程，通常用分離因數(shù)表示各組分透過(guò)的選擇性。對(duì)于含有A、B兩組分的混合物，分離因數(shù)定義為

式中xA,xB——原料中組分A與組分B的摩爾分率；

yA,yB——透過(guò)物中組分A與組分B的摩爾分率。1.6、膜的分類按結(jié)構(gòu)分：對(duì)稱膜（無(wú)孔膜、多孔膜）

非對(duì)稱膜（一體化非對(duì)稱膜、復(fù)合膜）對(duì)稱膜是一種均勻的薄膜，又稱均質(zhì)膜。膜的橫截面結(jié)構(gòu)及形態(tài)是均勻的，厚度一般在10~200μm之間，傳質(zhì)阻力由膜的總厚度決定，降低膜的厚度可以提高透過(guò)速率。（2）非對(duì)稱膜

非對(duì)稱膜的橫斷面是不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由一薄薄的皮層和多孔亞層構(gòu)成。包括一體化非對(duì)稱膜＆復(fù)合膜。一體化非對(duì)稱膜是用同種材料制備、由厚度為0.1~0.5μm的致密皮層和50~150μm的多孔支撐層構(gòu)成，其支撐層結(jié)構(gòu)具有一定的強(qiáng)度，在較高的壓力下也不會(huì)引起很大的形變。復(fù)合膜：致密皮層與多孔亞層由不同材料構(gòu)成，使每一層獨(dú)立發(fā)揮最大作用。非對(duì)稱膜的作用主要由很薄的致密皮層決定，傳質(zhì)阻力小，其透過(guò)速率較對(duì)稱膜高得多，因此非對(duì)稱膜在工業(yè)上應(yīng)用十分廣泛。第二節(jié)反滲透2.1、定義反滲透——借助于半透膜對(duì)溶液中溶質(zhì)的截留作用，在高于溶液滲透壓的壓差推動(dòng)力下使溶劑滲透通過(guò)膜，達(dá)到溶液脫鹽的目的。在膜的兩側(cè)造成一個(gè)壓力差，并使其大于溶液的滲透壓，溶劑就會(huì)滲透到膜的另一側(cè)，使?jié)舛容^高的溶液得到濃縮2.2、反滲透機(jī)理把溶劑和溶液（或兩種不同濃度的溶液）分別置于半透膜的兩側(cè)，純?nèi)軇⑼高^(guò)膜而自發(fā)地向溶液（或從低濃度溶液向高濃度溶液）一側(cè)流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為滲透(osmosis)。當(dāng)溶液的液位升高到所產(chǎn)生的壓差恰好抵消溶劑向溶液方向流動(dòng)的趨勢(shì)，滲透過(guò)程達(dá)到平衡，此壓力差稱為該溶液的滲透壓，以π表示。若在溶液側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓π的壓差時(shí)，則溶劑將從溶液側(cè)向溶劑側(cè)反向流動(dòng)，此過(guò)程稱為反滲透(reverseosmosis)

這樣，把溶液置于半透膜的一側(cè)，利用反滲透過(guò)程可從溶液中獲得純?nèi)軇?/p>

2.3、反滲透膜及其性質(zhì)

1、反滲透膜反滲透膜為半透膜：即能夠讓溶液中一種或幾種組分通過(guò)而其它組分不能通過(guò)的選擇性膜。反滲透借助半透膜對(duì)溶液中溶質(zhì)起截流作用，以壓力差為推動(dòng)力，使溶劑透過(guò)半透膜，從而達(dá)到溶液脫除溶質(zhì)的目的。膜的特性：透水率、透鹽率、抗壓性等反滲透膜的結(jié)構(gòu)反滲透膜分離技術(shù)具有以下特點(diǎn)：1.在常溫不發(fā)生相變化的條件下，可以對(duì)溶質(zhì)和水進(jìn)行分離，適用于對(duì)熱敏感物質(zhì)的分離、濃縮，并且與有相變化的分離方法相比，能耗較低；2.雜質(zhì)去除范圍廣，不僅可以去除溶解的無(wú)機(jī)鹽類，而且還可以去除各類有機(jī)物雜質(zhì)；3.脫鹽率高；4.由于只是利用壓力作為膜分離的推動(dòng)力，因此分離裝置簡(jiǎn)單，易操作、控制和維護(hù)；2、反滲透膜的種類醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)醋酸纖維素膜的性能2.4反滲透膜元件反滲透膜元件包括板框式、管式、卷式、中空纖維式1、管式裝置管式裝置水力條件好，適當(dāng)調(diào)節(jié)水流狀態(tài)可防止?jié)獠顦O化和膜污染，能夠處理含懸浮固體的溶液，但單位體積中膜面積小，制造和安裝費(fèi)用較高。2、螺旋卷式裝置螺旋卷式裝置單位體積的膜表面積較大，透水量大。紊流效果好，不易產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象。缺點(diǎn)是膜玷污后消除困難，不能處理含有懸浮物的液體。3、中空纖維式裝置

優(yōu)點(diǎn)是單位體積的膜表面積很大，制造和安裝簡(jiǎn)單，可在較低壓力下運(yùn)行，膜的壓實(shí)現(xiàn)象減緩，不需要膜制成材料，濃差極化可忽略；

缺點(diǎn)是制作工藝復(fù)雜，易堵塞，不能用于處理含懸浮物的液體4、板框式裝置這種裝置結(jié)構(gòu)牢固，能承受高壓，占地面積不大；但液流狀態(tài)差，易造成濃差極化，設(shè)備費(fèi)用較大。2.5反滲透的應(yīng)用反滲透是一種節(jié)能技術(shù)，過(guò)程中無(wú)相變，一般不需加熱，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，能耗低，操作和控制容易，應(yīng)用范圍廣泛。主要應(yīng)用：海水和苦咸水的淡化，純水和超純水制備，工業(yè)用水處理，飲用水凈化，醫(yī)藥、化工和食品等工業(yè)料液處理和濃縮，以及廢水處理等。還可以用于1.處理電鍍廢水廢水進(jìn)入電滲析器分離后，濃縮液返回電鍍槽再次使用；處理水則補(bǔ)充至最后的漂洗槽，實(shí)現(xiàn)水量平衡。

2.沖印膠片廢水的處理照相洗印廢水、電影制片廠排出的廢水中含有多種有用物質(zhì)，可回收。

3.酸性尾礦水的處理第三節(jié)反滲透工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)3.1、給水水質(zhì)要求3.2、水通量產(chǎn)水量(水通量)――指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)能，即單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)膜水量，根據(jù)不同水源反滲透膜應(yīng)采用不同的水通量，定義為每小時(shí)每平方米膜產(chǎn)水的升數(shù)，L/(m2·h),或每天每平方英尺膜產(chǎn)水的美加侖，gfd;二者之間的關(guān)系式1gfd=1.7L/(m2·h)。水通量越高，膜污染速度越快，有一個(gè)水通量的極點(diǎn)，如果高于這個(gè)極限值，膜將迅速污染。3.3、膜數(shù)量的計(jì)算膜數(shù)量=脫鹽水產(chǎn)量/水通量，以此為基數(shù)，再通過(guò)用膜公司軟件核算膜數(shù)量。3.4、膜的類型選擇根據(jù)水含鹽量選擇膜的類型。含鹽量小于10g/L時(shí)選用苦咸水反滲透膜，含鹽量大于10g/L時(shí)選用海水反滲透膜。3.5、膜的回收率指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過(guò)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(guò)飽和發(fā)生沉淀為它的極限值。一般情況下取1米長(zhǎng)元件回收率為15%，1.5米長(zhǎng)元件為20%。3.6、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）。濃水流量是指離開膜元件系統(tǒng)的未透過(guò)膜的那部分“進(jìn)

水”流量。這部分濃水含有從原水水源帶入的可溶性的組份，常以每小時(shí)立方米（m3/h）或每分鐘加侖

表示（gpm）。3.7反滲透的化學(xué)清洗

清洗頻率：3-6月清洗一次

清洗流量：7-9m3/h每只膜殼

1)正常清洗時(shí)，清洗系統(tǒng)壓力采用使系統(tǒng)基本不能產(chǎn)出純水時(shí)的壓力為最好，清洗液溫度基本保持在20-40℃。必須用反滲透產(chǎn)品水或去離子水配制清洗藥液，藥液

混合要均勻。

2)清洗時(shí)要將反滲透壓力容器和管道內(nèi)的存水排掉，再

把清洗過(guò)程沖產(chǎn)生的濃縮液向清洗藥箱循環(huán)。如果回

流清洗液明顯變色或渾濁應(yīng)重新準(zhǔn)備清洗藥液。若回

流清洗液PH變化超過(guò)0.5，應(yīng)重新調(diào)整PH或更換清洗液。

3)按規(guī)定時(shí)間清洗完成后，應(yīng)立即用反滲透產(chǎn)品水或去離子水進(jìn)行沖洗。沖洗時(shí)間一般為30-60分鐘，并將反滲透出口水放掉（開產(chǎn)水自動(dòng)門、沖洗濃水測(cè)排放自門。

4)確認(rèn)沖洗完成后，最好立即投入正常運(yùn)行，化學(xué)清洗后至投入運(yùn)行時(shí)間不得超過(guò)24小時(shí)3.8、阻垢劑的投加結(jié)垢是由于給水中的微溶鹽在給水逐漸濃縮時(shí)超過(guò)了濃度積而沉淀到膜上，因此必須防止CaCO3、CaSO4、SrSO4、BaSO4、SiO2、CaF2結(jié)垢。為了保證反滲透系統(tǒng)正常運(yùn)行，有效防止膜組件結(jié)垢,采用投加阻垢劑的方法。若濃水計(jì)算暫硬小于8mmol/L,可用國(guó)產(chǎn)阻垢劑；若濃水計(jì)算暫硬大于18mmol/L，可用進(jìn)口阻垢劑；濃水暫硬大于8mmol/L，可考慮加酸與阻垢劑配合。第四節(jié)納濾4.1簡(jiǎn)介納濾：最早被稱為疏松反滲透，納濾是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，以壓力差為推動(dòng)力，介于反滲透和超濾之間的截留水中粒徑為納米級(jí)顆粒物的一種膜分離技術(shù)。它因能截留物質(zhì)的大小約為1納米（0.001微米）而得名，它截留有機(jī)物的分子量大約為200－400左右，截留溶解性鹽的能力為20－98%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20－80%，而硫酸鎂及硫酸鈉的脫除率為90－98%。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，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。4.2納濾的基本原理納濾與反滲透沒(méi)有明顯的界限。納濾膜對(duì)溶解性鹽或溶質(zhì)不是完美的阻擋層，這些溶質(zhì)透過(guò)納濾膜的高低取決于鹽份或溶質(zhì)及納濾膜的種類，透過(guò)率越低，納濾膜兩側(cè)的滲透壓就越高，也就越接近反滲透過(guò)程，相反，如果透過(guò)率越高，納濾膜兩側(cè)的滲透壓就越低，滲透壓對(duì)納濾過(guò)程的影響就越小。它有兩個(gè)顯著特征：一個(gè)是其截留分子量為200～2000，因而推測(cè)NF的表面分離層可能有1nm左右的微孔結(jié)構(gòu)，即具有納米級(jí)孔徑；另一個(gè)是NF膜對(duì)無(wú)機(jī)鹽有一定的截留率，因?yàn)樗谋砻娣蛛x層由聚電解質(zhì)所構(gòu)成（大多是復(fù)合型膜），對(duì)離子有靜電相互作用。受膜與離子間Donnan效應(yīng)的影響，NF膜對(duì)不同價(jià)態(tài)的離子截留能力不同。對(duì)于陰離子，截留率為NO3-＜Cl-＜OH-＜SO42-＜CO32-

對(duì)于陽(yáng)離子，截留率為H+＜Na+＜Ca2+＜Mg2+4.3、納濾膜材質(zhì)纖維素類

聚酰胺類

聚砜類（聚砜、聚醚砜、磺化聚砜等）

聚酯類4.4、納濾膜元件同反滲透膜元件一樣，納濾膜元件主要有4種形式：卷式（最常見，主要用于脫鹽及超純水的制備）中空纖維式（水的軟化）板框式（處理粘度較大的料液）管式（處理含懸浮物、高粘度的料液）4.5、納濾的應(yīng)用1、水處理方面的應(yīng)用：納濾膜一般可用于去除Ca2+、Mg2+等硬度成分、三鹵甲烷中間體（致癌物的一種前驅(qū)物）、異味、色度、農(nóng)藥、可溶性有機(jī)物及蒸發(fā)殘留物質(zhì)，并在低壓下實(shí)現(xiàn)水的軟化及脫鹽。2、在食品加工方面的應(yīng)用：乳品加工，果汁濃縮，酵母生產(chǎn)，低聚糖的精制和分離等3、在染料工業(yè)中的應(yīng)用：膜分離技術(shù)在染料脫鹽、純化、濃縮等方面的應(yīng)用發(fā)展很快，對(duì)改善商品染料品質(zhì)作用顯著，并能降低能耗。可用于提高各類染料，如酸性染料、活性染料、直接染料等的純度，制備性能更優(yōu)良的液體染料和固體染料。4、在醫(yī)藥方面的應(yīng)用：抗生素的生產(chǎn)，維生素B12的回收，多肽的濃縮與分離，中成藥的生產(chǎn)；5、廢水處理中的應(yīng)用:造紙廢水的處理，紡織工業(yè)廢水的處理，電鍍廢水的處理，化學(xué)工業(yè)廢水的處理等。第五節(jié)反滲透和納濾的過(guò)程

5.1常見概念根據(jù)反滲透和納濾原理可知，滲透和反滲透及納濾必須與具有允許溶劑(水分子)透過(guò)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。

反滲透膜：允許溶劑分子透過(guò)而不允許溶質(zhì)分子透過(guò)的一種功能性的半透膜稱為反滲透膜；

納濾膜：允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價(jià)離子透過(guò)的一種功能性的半透膜稱為納濾膜；

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能實(shí)現(xiàn)進(jìn)水與產(chǎn)水分開的反滲透或納濾過(guò)程的最小單元稱為膜元件；

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，反滲透和納濾過(guò)程通過(guò)該膜裝置來(lái)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水處理工藝過(guò)程稱為系統(tǒng)。脫鹽率：通過(guò)反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中除去總可溶性的雜質(zhì)濃度的百分率，或通過(guò)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(guò)膜的百分率。滲透液：經(jīng)過(guò)膜系統(tǒng)產(chǎn)生的凈化產(chǎn)水。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(guò)膜的那部分溶液，如反滲透或納濾系統(tǒng)的濃縮水。5.2影響反滲透和納濾膜性能的因素產(chǎn)水通量和脫除率是反滲透和納濾過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)，針對(duì)特定系統(tǒng)條件，水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)水含鹽量等影響。壓力的影響透過(guò)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(méi)有線性關(guān)系，而且達(dá)到一定程度后脫鹽率將不再增加。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。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)力水通量降低，增加了透過(guò)膜的鹽通量（降低了脫鹽率）回收率的影響如果回收率增加（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(guò)程，使?jié)B透通量降低或甚至停止5.3、反滲透、納濾結(jié)垢預(yù)測(cè)和防垢處理1、預(yù)處理技術(shù)防治膜的污堵膜的污堵是一種復(fù)雜的現(xiàn)象，它涉及幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)，但影響不同的因素。這些污堵物質(zhì)有些是對(duì)反滲透組件內(nèi)部產(chǎn)生影響的物質(zhì)，有些是形成在膜的表面上的化學(xué)沉積物。反滲透系統(tǒng)長(zhǎng)期成功運(yùn)行取決于三個(gè)因素：預(yù)處理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行及維護(hù)。預(yù)處理的目的是去除或減少反滲透進(jìn)水中的污堵顆粒。下面討論有關(guān)預(yù)處理技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題，適用于至少95%的膜的污染問(wèn)題。圖中兩條鋸齒形曲線表示污堵和清洗的影響。對(duì)于其它的參數(shù)，如壓降和鹽透過(guò)量也可以得出類似曲線，因?yàn)樗鼈円彩芪鄱碌挠绊?。有預(yù)處理系統(tǒng)的反滲透系統(tǒng)，定期清洗能很大程度上恢復(fù)膜的產(chǎn)水量。預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)水種類和進(jìn)水濃度決定了預(yù)處理系統(tǒng)的復(fù)雜性?？嘞叹秃０毒暮Ｋ话阒恍柽M(jìn)行基本的預(yù)處理。再以苦咸井水為水源的系統(tǒng)中，為防止結(jié)垢，通常要在給水中加酸或六偏磷酸鈉。然后經(jīng)反滲透系統(tǒng)前的5~10μm過(guò)濾器過(guò)濾，流程如下2、膜結(jié)垢的預(yù)測(cè)計(jì)算及防垢處理膜的結(jié)垢是由難溶鹽類隨著進(jìn)水濃縮成濃水產(chǎn)生沉積而引起的。在反滲透工藝中，因進(jìn)水中的鹽類濃縮，就可能超過(guò)溶解度極限而產(chǎn)生沉淀，在苦咸水中，CaC03和CaS04是需進(jìn)行預(yù)處理的最常見的鹽類。在海水中，通常只有CaC03需要處理。在海水和苦咸水中，通過(guò)計(jì)算肯定反滲透濃縮后不會(huì)超過(guò)溶解度極限的鹽類是BaS04、SrS04、CaF2、Si02。如果難溶鹽超過(guò)溶解度極限，就需要采取以下一種或幾種方法進(jìn)行處理：降低脫鹽率；用離子交換軟化去除Ca2+；用加酸除去碳酸根和重碳酸根（實(shí)際上不考慮除去S02-）；加阻垢劑。3、預(yù)防碳酸鈣結(jié)垢LSI-飽和指數(shù)，以水的實(shí)際PH值減去其在碳酸鈣處于平衡條件下理論計(jì)算的PH值之差來(lái)表示4、預(yù)防硫酸鹽結(jié)垢5、預(yù)防磷酸鹽結(jié)垢6、預(yù)防氟化鹽結(jié)垢7、預(yù)防硅垢第六節(jié)金屬氧化物的污染及預(yù)處理在進(jìn)水中已溶解的金屬鹽能夠在反滲透系統(tǒng)中析出，這些鹽多是鐵的氫氧化物，繼之是鋁的氫氧化物。猛氧化合物析出的可能，也是存在的。6.1鐵的化合物反滲透器能夠被鐵氧化物污染，原因如下（1）在反滲透系統(tǒng)中亞鐵離子的氧化（2）來(lái)自反滲透系統(tǒng)的鐵的腐蝕物（3）來(lái)自于水源的鐵腐蝕產(chǎn)物（4）鐵膠體鐵污染的預(yù)防為了預(yù)防鐵的污染，已經(jīng)為反滲透器建立了下列指導(dǎo)原則：如果進(jìn)水溶解氧濃度低于標(biāo)準(zhǔn)，鐵的濃度達(dá)4mg/L這樣是允許的；如果高的話，鐵的濃度應(yīng)該維持在低于0.5mg/L。PH值也必須考慮。如果亞鐵離子濃度非常高，在氯、空氣或高錳酸鉀的作用下，亞鐵離子首先被氧化成鐵離子，然后沉淀物被過(guò)濾器除去，陽(yáng)離子交換樹脂（軟化劑）也能用來(lái)除去亞鐵離子；然而，如果亞鐵離子濃度大于1mg/L，軟化劑將產(chǎn)生鐵垢，綠砂過(guò)濾器將亞鐵離子氧化成鐵離子，并除去在一個(gè)運(yùn)行階段里過(guò)濾器中的沉積物，這些綠砂是用高錳酸鉀定期再生，高錳酸鉀不允許進(jìn)入反滲透。

6.2、鋁的化合物鋁垢是由氫氧化物的沉淀引起的，明礬凝聚是一種普通的工藝，它被用來(lái)凈化大量的地表水。根據(jù)PH值和操作方式，在被處理的水中存在高濃度的鋁離子。鋁里是兩性的（鋁能夠充當(dāng)酸或堿），并且大約在PH值6.5~6.7范圍內(nèi)具有最低的溶解度。因此，如果明礬在特別高或特別低的PH值運(yùn)行時(shí)，鋁離子將進(jìn)入反滲透的補(bǔ)給水系統(tǒng)，鋁的氫氧化物的沉淀能夠在二者之中任何一種情況發(fā)生。加酸調(diào)節(jié)PH值，用作預(yù)處理的明礬系統(tǒng)必須在PH6.6~6.7范圍內(nèi)操作，以獲得鋁的最小溶解度，應(yīng)用這個(gè)原則不會(huì)產(chǎn)生鋁垢。

為了更好地去除色度，在低PH值（5.0~5.5）也使用明礬凝聚。砂過(guò)濾之后，用石灰調(diào)節(jié)給水的PH值到8.0~8.5，如果為了控制碳酸鈣垢，酸化補(bǔ)給水，氫氧化鋁可嫩沉淀。由于氫氧化鋁的沉淀是以膠體形式，膠體污染問(wèn)題就需處理；如果在適當(dāng)?shù)腜H值使用明礬凝聚，過(guò)濾器處理水的鋁濃度應(yīng)該小于0.1mg/L。氫氧化鋁的組成和化學(xué)性質(zhì)是絡(luò)合物，為了確定除鋁離子方面的效率應(yīng)該做指導(dǎo)試驗(yàn)。

6.3金屬氧化物的清洗

在檢測(cè)出膜上存在金屬氧化娶的沉淀之后，必須迅速除去它們。另外，為了確保延長(zhǎng)膜的壽命，必須盡快查出問(wèn)題的原因。下列化合物能夠從反滲透器中除去金屬氧化物：①1%的硫代硫酸鈉；②2%檸檬酸+氨水，調(diào)PH值4.0；③2%的檸檬酸+2%的EDTA鈉+氨水調(diào)PH值4.0；④1.0%的六偏磷酸鈉。第七節(jié)膠體的預(yù)處理膠體粒子直徑在1nm—100nm之間，是帶電荷的懸浮體。反滲透膜的膠體污堵是由于在反滲透器運(yùn)行期間的反滲透處理過(guò)程中，膠體的凝聚和在膜上凝聚物質(zhì)的沉積而造成的。7.1污泥密度指數(shù)膠體的含量是由SDI決定的。SDI是從水在207kPa工作壓力下，通過(guò)0.45μm微孔過(guò)濾器的堵塞速率得出的。7.2預(yù)防膠體及顆粒污染物概述7.3預(yù)防膠體及顆粒污染常用工藝第八節(jié)

微孔過(guò)濾（保安）、殺菌和化學(xué)清洗反滲透進(jìn)水含有懸浮物或生物，或二者都含有。在水進(jìn)入高壓泵和滲透器以前，為避免堵塞反滲透系統(tǒng)，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?.1微孔過(guò)濾器和生物污染微孔過(guò)濾器：孔徑0.2-1um的濾膜過(guò)濾器的統(tǒng)稱。主要功能是去除紫外線殺菌后的細(xì)菌尸體以及藻類，由于微孔過(guò)濾器現(xiàn)在是污染源比較嚴(yán)重的地方，一般的現(xiàn)在純水后端都不采用微孔過(guò)濾器了生物污染：在反滲透器中生長(zhǎng)的生物將影響系統(tǒng)的運(yùn)行性能，并破壞某些類型的膜。因此必須考慮三個(gè)因素：膜的生物降解；膜的生物污堵；產(chǎn)品水的細(xì)菌含量。膜的生物降解所有氧化劑對(duì)聚酰胺類復(fù)合膜都有損害作用，必須用還原劑予以脫除，其他化學(xué)品只要呈溶解狀態(tài)，在pH2~11范圍內(nèi)，膜元件不會(huì)受到損傷膜的生物污堵當(dāng)補(bǔ)給水中含有足夠的營(yíng)養(yǎng)來(lái)維持反滲透器里面的有機(jī)物迅速生長(zhǎng)時(shí)，生物就能長(zhǎng)大。這種生長(zhǎng)能夠?qū)е聨ど细街?，影響反滲透器性能。殺菌消毒方法8.2化學(xué)清洗概念：指從材料表面除去污垢的化學(xué)方法。當(dāng)設(shè)備產(chǎn)水量降低或工作壓力升高，應(yīng)進(jìn)行化學(xué)清洗。包括膜化學(xué)清洗清洗劑的種類、化學(xué)清洗條件和清洗效果的評(píng)價(jià)方法?；瘜W(xué)清洗劑包括酸、堿、表面活性劑、氧化劑、酶、螯合劑等，清洗效果可以用膜的通量恢復(fù)率和清洗液雜質(zhì)含量評(píng)價(jià)。1、決定化學(xué)清洗的條件①在額定壓力下，產(chǎn)品流量比額定流量降低了10%~15%②為維持額定流量，經(jīng)溫度校正后的給水壓力增加了10%~15%③在額定工況下，鹽透過(guò)率增加10%~15%④進(jìn)水和濃水排放之間的壓差升高到初始值的1.5倍。2、化學(xué)清洗藥品的選擇見課本P208圖3、藥劑量的計(jì)算：化學(xué)清洗藥劑量=藥劑溶液百分比濃度×添加的清水量（通常為化學(xué)藥箱容積）如：配制2.0%的檸檬酸溶液，需要檸檬酸的量=2.0%×2000×1=40（kg）配置藥劑用的清洗必須為無(wú)余氯的清水，最好采用純水4、藥劑的配置：A、取軟化水或純水對(duì)清洗水箱進(jìn)行沖洗，直至水箱干凈。B、往清洗水箱注滿軟化水或純水，如有條件，將水加熱至30℃，按水量計(jì)算好藥劑加入清洗水箱內(nèi)進(jìn)行溶解，如可以，采用泵循環(huán)攪拌或直接攪拌，直至藥劑完全混合溶解。C、檢測(cè)藥劑pH值，酸洗藥劑pH約為2~3，不要低2，堿洗藥劑PH約為10~12左右，不要超過(guò)12（檸檬酸調(diào)節(jié)PH時(shí)加氨水調(diào)節(jié)，氫氧化鈉藥劑加鹽酸調(diào)節(jié)pH）5、清洗步驟

A、準(zhǔn)備：將各管路連接好（進(jìn)水，濃水排放，產(chǎn)水排放），并打開清洗管路上的閥門（應(yīng)急系統(tǒng)為卸壓閥旋轉(zhuǎn)1圈，打開）。B、排放：?jiǎn)?dòng)清洗泵（應(yīng)急系統(tǒng)為原水泵），將藥劑泵入系統(tǒng)內(nèi)，直至濃水口有藥劑流出，初始2分鐘內(nèi)（膜系統(tǒng)較大時(shí)，初始時(shí)間延長(zhǎng)至5分鐘）的藥劑直接由濃水口排放掉。C、循環(huán)：打開濃水口化學(xué)清洗循環(huán)閥（應(yīng)急系統(tǒng)為將濃水管直接放入清洗水箱內(nèi)），讓藥劑在系統(tǒng)和水箱內(nèi)循環(huán)，時(shí)間約為30分鐘。期間注意檢查藥劑pH值，如pH值不在范圍內(nèi)，則加藥劑適量調(diào)整PH。D、浸泡：停止系統(tǒng)，將藥劑保留在膜內(nèi)部，浸泡2-