膜分離技術(shù)培訓(xùn)資料

膜技術(shù)膜分離過程的實質(zhì)是物質(zhì)透過或被截留于膜的過程，近似于篩分過程，依據(jù)濾膜孔徑大小而達(dá)到物質(zhì)分離的目的，故而可以按分離粒子大小進(jìn)行分類：微濾（Microfiltration，MF）：以多孔細(xì)小薄膜為過濾介質(zhì)，壓力差為推動力，使不溶性物質(zhì)得以分離的操作，孔徑分布范圍在0.025?14|Jm之間；超濾（Ultrafiltration,UF）：分離介質(zhì)同上，但孔徑更小，為0.001?0.02|Jm,分離推動力仍為壓力差，適合于分離酶、蛋白質(zhì)等生物大分子物質(zhì)；反滲透（Reverseosmosis，RO）：是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作，孔徑范圍在0.0001?0.001Jm之間；（由于分離的溶劑分子往往很小，不能忽略滲透壓的作用，故而成為反滲透）；納濾：以壓力差為推動力，從溶液中分離300~1000小分子量的膜分離過程，孔徑分布在平均2nm；微濾、超濾、納濾和反滲透懸浮粒子微濾大分子超濾糖反滲透水膜的分類與物性▲▲▲▲▲▲■■■.XX懸浮粒子微濾大分子超濾糖反滲透水膜的分類與物性▲▲▲▲▲▲■■■.XXXX▲▲▲▲■?▲:??■單價鹽膜分離法與物質(zhì)大?。ㄖ睆剑┑年P(guān)系膜分離的特點操作在常溫下進(jìn)行；是物理過程，不需加入化學(xué)試劑;不發(fā)生相變化（因而能耗較低）；在很多情況下選擇性較高；濃縮和純化可在一個步驟內(nèi)完成；設(shè)備易放大，可以分批或連續(xù)操作。因而在生物產(chǎn)品的處理中占有重要地位原理膜技術(shù)是一種加壓膜分離技術(shù)，即在一定的壓力下，使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜，而使大分子溶質(zhì)不能透過，留在膜的一邊，從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。膜的分類膜裝置有板式、管式（內(nèi)壓列管式和外壓管束式）、卷式、中空纖維式等形式。膜分類根據(jù)所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同，可分為微孔過濾、超濾和反滲透（納濾）三種。微孔過濾所用的操作壓通常小于4x10^4Pa，膜的平均孔徑為500埃?14微米，用于分離較大的微粒、細(xì)菌和污染物等。超濾所用操作壓為4x10人4Pa?7x10人5Pa,膜的平均孔徑為10-100埃，用于分離大分子溶質(zhì)。反滲透所用的操作壓比超濾更大，常達(dá)到35x10人5Pa?140x10人5Pa,膜的平均孔徑最小，一般為10埃以下，用于分離小分子溶質(zhì)，如海水脫鹽，制高純水等。1?超濾的概念超濾起源于是1748年，Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液，當(dāng)施加一定壓力時，溶液（水）透過膜，而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則被截留下來，其過濾精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過濾紙，于是他提出超濾一語，1896年，Martin制出了第一張人工超濾膜，其20世紀(jì)60年代，分子量級概念的提出，是現(xiàn)代超濾的開始，70年代和80年代是高速發(fā)展期，90年代以后開始趨于成熟。我國對該項技術(shù)研究較晚，70年代尚處于研究期限，80年代末，才進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用階段。超濾（簡稱UF）膜分離技術(shù)是近年發(fā)展起來的分子水平的高新分離技術(shù)。膜孔徑在0.01—0.001mm,截留分子量可分為10萬、5萬、2萬、6千等。比常見細(xì)菌的分子量小百余倍，可將細(xì)菌、菌尸、細(xì)菌碎片、病毒、與細(xì)菌大小相仿的微小懸浮物、膠體、熱源等近100%地截留。超濾是一種以壓力作為推動力的膜法物理分離技術(shù)。一般采用錯流過濾方式，物料以流動的方式流過膜的一側(cè)，當(dāng)給物料加以一定的壓力后，凈化液即透過膜從膜的另一側(cè)流出。從而達(dá)到凈化的目的。在超濾過程中，料液在壓力推動下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的深劑（水）及小分子溶質(zhì)透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團(tuán)被截留，隨水流排出，成為深縮液。超濾過程為動態(tài)過濾,分離是在流動狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡，且通過清洗可以恢復(fù)。超濾與微濾超濾及微濾是依托于材料科學(xué)發(fā)展起來的先進(jìn)的膜分離技術(shù)。超濾和微濾均是利用多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質(zhì)顆粒。在壓力驅(qū)動下，溶液中水、有機(jī)低分子、無機(jī)離子等尺寸小的物質(zhì)可通過纖維壁上的微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機(jī)大分子等大尺寸物質(zhì)則不能透過纖維壁而被截留，從而達(dá)到篩分溶液中不同組分的目的。該過程為常溫操作，無相態(tài)變化，不產(chǎn)生二次污染。微濾也是利用微濾膜的篩分機(jī)理，在壓力驅(qū)動下，截留直徑在0.1?1mm之間的顆粒，如懸浮物、細(xì)菌、部分病毒及大尺寸膠體，多用于給水預(yù)處理系統(tǒng)。優(yōu)點&缺點超濾技術(shù)的優(yōu)點是操作簡便，成本低廉，不需增加任何化學(xué)試劑，尤其是超濾技術(shù)的實驗條件溫和，與蒸發(fā)、冷凍干燥相比沒有相的變化，而且不引起溫度、pH的變化，因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術(shù)中，超濾主要用于生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制劑。對于蛋白質(zhì)溶液，一般只能得到10?50%的濃度。膜在長時間不用時，可浸在1%甲醛溶液或0.2%NaSO3中保存。超濾膜的基本性能指標(biāo)主要有：水通量［cm3/（cm2?h）］；截留率（以百分率％表示）；化學(xué)物理穩(wěn)定性（包括機(jī)械強(qiáng)度）等。超濾裝置超濾裝置一般由若干超濾組件構(gòu)成。通?？煞譃榘蹇蚴健⒐苁健⒙菪硎胶椭锌绽w維式四種主要類型。由于超濾法處理的液體多數(shù)是含有水溶性生物大分子、有機(jī)膠體、多糖及微生物等。這些物質(zhì)極易粘附和沉積于膜表面上，造成嚴(yán)重的濃差極化和堵塞，這是超濾法最關(guān)鍵的問題，要克服濃差極化，通?？杉哟笠后w流量，加強(qiáng)湍流和加強(qiáng)攪拌。超濾膜超濾技術(shù)的關(guān)鍵是膜。膜有各種不同的類型和規(guī)格，可根據(jù)工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜，即現(xiàn)在常用的微孔薄膜，其孔徑通常是0.05mm和0.025mm。近幾年來生產(chǎn)了一些各向異性的不對稱超濾膜，其中一種各向異性擴(kuò)散膜是由一層非常薄的、具有一定孔徑的多孔"皮膚層"（厚約0.1mm?1.0mm）,和一層相對厚得多的（約1mm）更易通滲的、作為支撐用的"海綿層"組成。皮膚層決定了膜的選擇性，而海綿層增加了機(jī)械強(qiáng)度。由于皮膚層非常薄，因此高效、通透性好、流量大，且不易被溶質(zhì)阻塞而導(dǎo)致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纖維或硝酸纖維或此二者的混合物制成。近年來為適應(yīng)制藥和食品工業(yè)上滅菌的需要，發(fā)展了非纖維型的各向異性膜，例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH1?14都是穩(wěn)定的，且能在90°C下正常工作。超濾膜通常是比較穩(wěn)定的，若使用恰當(dāng)，能連續(xù)用1?2年。濃差極化在反滲透和超濾過程中，由于膜的選擇透過性，溶劑（如水）從高壓側(cè)透過膜到低壓側(cè)，溶質(zhì)側(cè)大部分被膜截留，積累在膜高壓側(cè)表面，造成膜表面到主體溶液間的濃度梯度，促使溶質(zhì)從膜表面通過邊界層向主體溶液擴(kuò)散，此種現(xiàn)象即為濃差極化。由于濃差極化的存在，將可能出現(xiàn)下列不良影響：1?由于膜表面滲透壓的升高將導(dǎo)致溶劑通量的下降。溶質(zhì)通過膜的通量上升。3?若溶質(zhì)在膜表面的濃度超過其溶解度可形成沉淀并堵塞膜孔和減少溶劑的通量。4?出現(xiàn)膜污染，導(dǎo)致膜分離性能的改變，嚴(yán)重時，膜透水性能大幅度下降，甚至完全消失。戯—興寸歩*陥詼尊痂兀盛段彈并月迎訶一 .?「'亍■：=I'一秋席卍出口- ■ ‘ + ??屮+lllt 二人■富&蛙圖3費陷瞞.也槪扎 I―i―i—|—廠—廠[~\~~]idsid鞭吒辿并圧側(cè)產(chǎn)生濃差極化乃是膜分離過程的自然現(xiàn)象，如何將此現(xiàn)象減輕到最低程度。目前采取的措施有：①是高膜面水流速度，以減小邊界層厚度，并使被截留的溶質(zhì)及時由水帶走；②采取物理或化學(xué)的洗滌措施。濃差極化的減弱措施濃差極化屬可逆性污染，不能完全消除，但可以通過改變壓力、速度、溫度和料液濃度之類的操作參數(shù)，進(jìn)行減弱。結(jié)合濃差極化的形成原因和流體動力學(xué)、邊界層分離原理，目前采用的具體措施有：3.1降低壓力對以壓力差為推動力的膜過程，操作壓對膜通量的影響分兩種情形，在臨界壓力之下，為壓力控制區(qū)，壓力增加，膜通量上升；在臨界壓力之上，為質(zhì)量傳遞控制區(qū)，壓力增加，膜通量基本不變。選擇石洞、較低的壓力操作，從而降低能耗，避免增加沉淀曾的厚度和密度毛劍卿濃差極化。c 跨眾崖旳3.2降低溶質(zhì)在料液中的濃度通過預(yù)先過濾或離心沉降等方法出去料液中的大顆粒。3.3升溫法溫度升高，料液的年度下降，懸浮顆粒的溶解度增加，傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)增加，傳質(zhì)系數(shù)隨之增大。3.4流體流型和流程的安排流體的流型有滯流和湍流兩種，滯流是濃差極化程度遠(yuǎn)大于湍流。故設(shè)計時應(yīng)使裝置處于湍流狀態(tài)。對于給定的膜組件，可降低料液中的流通截面積和增大流速，來有效降低濃差極化。流程長度與阻力損失有管，流程太長，阻力損失增大，流速下降，濃差極化變大，故設(shè)計時應(yīng)盡量縮短流程，采用串聯(lián)、并聯(lián)結(jié)合的膜組件排列方式，單一膜組件的壓力降應(yīng)控制在0.392-0.49MPa左右。流向上可采用錯流或折流，以消弱滯流邊界層的影響，一般認(rèn)為，錯流時較高的剪切速度有利于帶走沉積于膜表面的顆粒、溶質(zhì)等，濃差極化和膜污染的程度下降。3.1.10反沖法周期性采用氣體、滲透液等為反沖介質(zhì)，使膜管在與過濾相反的方向收到短暫的反響壓力作用，從而迫使膜表面及孔內(nèi)的顆粒返回截留液中，并且可以破環(huán)膜表面凝膠層和濃差極化，使膜通量明顯提高。反滲透分離原理自然的滲透過程中，溶劑通過滲透膜從低濃度向高濃度部分?jǐn)U散；而反滲透是指在外界壓力作用下，濃溶液中的溶劑透過膜向稀溶液中擴(kuò)散，具有這種功能的半透膜稱為反滲透膜，也稱RO（ReverseOsmoses）膜。對透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜，一般將只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的薄膜稱之為理想半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液（例如淡水）和濃溶液（例如鹽水）分別置于半透膜的兩側(cè)時，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動，這一現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透達(dá)到平衡時，濃溶液側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個壓差，此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì)，即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液一側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，溶劑的流動方向?qū)⑴c原來的滲透方向相反，開始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動，這一過程稱為反滲透。反滲透是滲透的一種反向遷移運動，是一種在壓力驅(qū)動下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法，它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮，其中最普遍的應(yīng)用實例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)將原水中的無機(jī)離子、細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的純凈水。反滲透的去除性能一般有如下規(guī)律：⑴高價離子去除率大于低價離子A13+>Fe3+>Mg2+>Ca2+>Li+（2）去除有機(jī)物的特性受分子構(gòu)造與膜親和性影響分子量:高分子量〉低分子量親和性:醛類〉酸類〉胺類側(cè)鏈結(jié)構(gòu):第三級〉異位〉第二級〉第一級⑶對分子量＞300的電解質(zhì)、非電解質(zhì)都可有效的除去，其中分子量在100-300之間的去除率為90%以上。反滲透膜的一個特點就是，無法制造出完美的膜，即脫鹽率100%的膜，盡管它對無機(jī)鹽和分子量大于100的有機(jī)物的脫除率可以達(dá)到98%以上。目前可以制造出反滲透膜脫鹽率最咼可達(dá)到99.9%.反滲透技術(shù)基礎(chǔ) 衡量反滲透膜性能的主要指標(biāo)1、 脫鹽率和透鹽率脫鹽率一一通過反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中去除可溶性雜質(zhì)濃度的百分比。透鹽率 進(jìn)水中可溶性雜質(zhì)透過膜的百分比。脫鹽率=（1-產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量）X100%透鹽率=100%—脫鹽率膜元件的脫鹽率在其制造成形時就已確定，脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時產(chǎn)水量越低。反滲透對不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定，對高價離子及復(fù)雜單價離子的脫鹽率可以超過99%，對單價離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低，但也超過了98%；對分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可過到98%，但對分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。2、 產(chǎn)水量（水通量）產(chǎn)水量（水通量）——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)能，即單位時間內(nèi)透過膜水量，通常用噸小時或加侖/天來表示。滲透流率一一滲透流率也是表示反滲透膜元件產(chǎn)水量的重要指標(biāo)。指單位膜面積上透過液的流率，通常用加侖每平方英尺每天（GFD）表示。過高的滲透流率將導(dǎo)致垂直于膜表面的水流速加快，加劇膜污染。3、 回收率回收率一一指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分比。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計時就已經(jīng)確定，是基于預(yù)設(shè)的進(jìn)水水質(zhì)而定的?；厥章?（產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量）X100%影響反滲透膜性能的因素1、 進(jìn)水壓力對反滲透膜的影響進(jìn)水壓力本身并不會影響鹽透過量，但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動反滲透的凈壓力升高，使得產(chǎn)水量加大，同時鹽透過量幾乎不變，增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過一定值時，由于過高的回收率，加大了濃差極化，又會導(dǎo)致鹽透過量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再增加。2、 進(jìn)水溫度對反滲透膜的影響反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對進(jìn)水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加水對通量也線性的增加，進(jìn)水水溫每升高1°C,產(chǎn)水量就2.5%-3.0%；（以25°C為標(biāo)準(zhǔn)）3、 進(jìn)水PH值對反滲透膜的影響進(jìn)水PH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響，面對脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間，脫鹽率達(dá)到最高。4、 進(jìn)水鹽濃度對反滲透膜的影響滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度的函數(shù)，進(jìn)水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導(dǎo)致脫鹽率下降。反滲透膜污染的分析與判斷為了提高清洗效果，清洗前需要對膜污染的狀況進(jìn)行分析，確定污染物的種類，根據(jù)反滲透膜污染、結(jié)垢的具體情況,選擇有針對性的清洗劑進(jìn)行清洗。分析途徑（1）分析設(shè)備性能數(shù)據(jù)。分析給水中潛在的污染、結(jié)垢成分。分析膜過濾器收集的污染物。分析濾芯過濾器的污染物。檢查管道內(nèi)表面和膜元件兩端的狀況。必要時剖開膜元件進(jìn)行分析，查找污染、結(jié)垢成分。分析方法膜污染嚴(yán)重時，可通過染色試驗、顯微鏡分析、傅立葉變換紅外線光譜(FTIR)分析、掃描電子顯微鏡(SEM)分析、能源頻射X光線(EDX)分析等查找原因，判斷故障位置。以上幾種分析鑒定方法有的必須犧牲膜元件，有的需要借助專門儀器、設(shè)備，費用較高。實際應(yīng)用中常常采用以下簡便易行的分析方法。(1)目測在確定系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生污染,需要實施化學(xué)清洗時，最好先打開壓力容器端板，直接觀察污染物在壓力容器端板與膜元件之間的間隙內(nèi)累積的情況。一般根據(jù)直接觀察即可基本確定污染物的類型，繼而確定相應(yīng)的清前段污染觀察預(yù)處理濾料(砂粒、活性炭)泄漏、膠體污染、有機(jī)物污染和生物污染前端最嚴(yán)重,可以從前端膜元件入口觀察到顆粒物及粘液狀污染。發(fā)生生物污染時會發(fā)現(xiàn)腥臭味粘液物質(zhì)，灼燒刮取的生物粘泥(粘膜),會有蛋白質(zhì)的焦臭氣味。末端污染觀察無機(jī)鹽結(jié)垢在系統(tǒng)末端最為嚴(yán)重，在末端膜元件端頭處可以摸到粗糙的粉狀物。用鹽酸pH3~4)溶解時有氣體冒出,說明沉淀物極可能是CaC03。硫酸鹽垢、硅垢在pH很低時也很難溶解。如果垢在0.1mol/LHF溶液中是可溶的，則可能是硅垢。⑵稱重污染的膜元件進(jìn)水流道附著了污染物，整體重量會加大。將取出的膜元件豎立放置，瀝干水分后稱重，與膜元件的參考重量進(jìn)行對比，多余的重量即為附著污染物的重量。參考污染特征進(jìn)行判斷另外，還可參考反滲透膜污染物的污染特征進(jìn)行分析判斷。表1是反滲透膜污染物的污染特征。衷I辰髒透膜馬架物的污淋特征疳*■■-J;金械祇代物｛heM11hCu帶譏Zii的缸化制ft,址詢峯眼瓦刊iiiiWbii電機(jī)円：.：笄皿JOI4i岡.川末莊帳￡11纖氏甲：；-購帥1崩心用找，燈1堪堀.tiitjt州bnT豈/七通爲(wèi)譏；'心山'1叩扯甲：】■UJUJfl加?劇仙1fl機(jī)期訕徐所伽連泄甲：；漁；：礙％Jrt加m円加段堀嚴(yán)m(xù)吩眷：i沁網(wǎng)!；：：ipH.bib..)山ari州L；疋“即覚:::皿心r^：;.|hi-的丄在生產(chǎn)中常出現(xiàn)的膜污染情況碳酸鈣、硫酸鈣和二氧化硅的沉淀在超純水制造系統(tǒng)中，原水往往是苦咸水或城市自來水，而CaCO3、CaSO4、SIO2是反滲透膜面形成水垢的三種主要物質(zhì)。在工程中，往往在保安過濾器前注入酸，降低pH值來防止CaCO3的沉淀，對醋纖膜講，調(diào)節(jié)進(jìn)水PH值的另一個重要作用是降低膜的水解速度；注入SHMP或FLOCON—100絡(luò)合劑來防止CaSO4的沉淀；或者在預(yù)處理系統(tǒng)中設(shè)置軟化器來同時防止CaCO3和CaSO4的沉淀；SiO2的沉淀一般通過提高進(jìn)水溫度或降低回收率來防止；但由于原水中的各種離子是隨季節(jié)的變化而變化，特別在工廠改變水源后，變化則更大，因此，己投入運行的反滲透系統(tǒng)，對進(jìn)水和排放水每季度進(jìn)行一次全面分析，通過計算LSI指數(shù)，硫酸鈣濃度積來預(yù)測反滲透膜面是否產(chǎn)生碳酸鈣、硫酸鈣的沉淀是十分必要的。當(dāng)反滲透濃水的LSIVO,濃度積VlOxlO-5時，將不會產(chǎn)生碳酸鈣、硫酸鈣的沉淀。對于SiO2沉淀，同反滲透裝置的進(jìn)水溫度密切有關(guān)，濃水中的二氧化硅濃度，25°C時不能超過100mg/l,5°C時則不能超過25mg/l。因此，當(dāng)預(yù)處理系統(tǒng)中無加熱設(shè)備時，在冬季要十分注意二氧化硅沉淀物對膜元件的污染問題，嚴(yán)格控制濃水中的二氧化硅含量，其值不能超過在該溫度下的溶解度。值得一提的是SHMP在四小時以后將失效，因此，如反滲透裝置停運4h以上時，應(yīng)低壓運行l(wèi)Omin，將反滲透裝置中的濃水置換掉。金屬氧化物對膜的污染原水中溶解性的金屬鹽，在反滲透裝置中可能會產(chǎn)生沉淀而污染膜。最常見的有氫氧化鐵、氫氧化鋁和氧化錳。氫氧化鐵產(chǎn)生的原因有：（1）二價鐵的氧化；（2）預(yù)處理系統(tǒng)管閥件和設(shè)備的腐蝕；（3）調(diào)節(jié)pH用酸中的含鐵量超標(biāo)。反滲透進(jìn)水鐵離子的控制值氧含量（mg/1）pH值Fe++控制值（mg/1）<0.5V640.5-56-70.55-10>70.05為了防止鐵的污染，首先必須控制進(jìn)水中鐵的濃度，而該值與進(jìn)水中的含氧量和PH值密切有關(guān)。目前，工程中除鐵的方法是氧化-過濾法，即首先用次氯酸鈉氧化，隨后經(jīng)雙層過濾器將其除掉。軟化器具有除鐵功能，但如果原水中鐵含量大于1mg/l，樹脂同樣受到鐵的污染。鋁對膜的污染是由于氫氧化鋁沉淀而導(dǎo)致的，氫氧化鋁沉淀物通常以膠體形式存在，鋁離子是一種兩性離子（鋁能和酸或堿反應(yīng)）并在6.5—6.7的pH范圍內(nèi)具有最小的溶解度，如果鋁凝聚過程在太高或太低的PH值下進(jìn)行，鋁離子將進(jìn)入反滲透裝置中造成膜的污染，因此對于采用鋁鹽為聚凝劑的預(yù)處理系統(tǒng)，其PH值最好控制在6.5—6.7,使鋁的溶解度達(dá)到最小，并且定期監(jiān)測經(jīng)預(yù)處理過的水中的鋁含量，控制在0.05mg/L以微生物污染目前商品化的反滲透膜材料主要有醋酸纖維和聚酰胺二大類，而醋酸纖維素膜裝置是目前超純水制造系統(tǒng)中常用且經(jīng)濟(jì)的反滲透裝置。但真最大的缺點之一就是抗微生物的侵蝕能力較差。聚酰胺類膜盡管能抗微生物侵蝕，但污染問題仍然存在。大量微生物在膜、組件內(nèi)的大量繁殖，將造成三方面的不良后果，第一是微生物要吞食反滲透膜，脫鹽層被侵蝕而使脫鹽率下降（僅對CA膜）；第二是微生物的大量繁殖和代謝，產(chǎn)生大量的膠體物質(zhì)，致使膜被堵塞造成通水量下降；第三將造成產(chǎn)水中細(xì)菌總數(shù)的增加，這一點特別對超純水系統(tǒng)的可靠長期運行是十分不利的，大量的細(xì)菌進(jìn)人后面的離子交換設(shè)備，將造成最終超純水的電阻率逐漸下降，細(xì)菌總數(shù)和微顆?？倲?shù)也隨之增大。因此，微生物對膜的侵蝕和污染不僅直接影響反滲透裝置的性能，而且對整個超純水系統(tǒng)的長期性能也影響極大，必須引起高度重視造成微生物在組件內(nèi)的大量繁殖有二方面的原因，其一進(jìn)水的余氯值控制得偏低（對CA膜）；另外是反滲透裝置的容量選擇過大而導(dǎo)致運行率太低。實踐證明，醋酸纖維素膜，在其進(jìn)水中能維持0.2—0.5mg/l的余氯，就可防止微生物的繁殖。定期地分析進(jìn)水、濃水中的細(xì)菌總數(shù)可以判斷反滲透裝置內(nèi)部是否有微生物大量繁殖。如果進(jìn)水中含有大量微生物，往往會出現(xiàn)SDI值達(dá)不到指標(biāo)的現(xiàn)象。反滲透膜的化學(xué)清洗反滲透裝置盡管采用了合理的預(yù)處理系統(tǒng)，和良好的運行管理，它只能使反滲透膜的污染程度降到最低限度，要完全消除膜的污染是不可能的。因此，反滲透裝置在正常運行一段時間之后，將受到各種微量有機(jī)物、無機(jī)物的污染。當(dāng)膜受到污染后，往往會出現(xiàn)反滲透裝置的產(chǎn)水量、脫鹽率和裝置進(jìn)出口壓力降增大等明顯征狀。當(dāng)裝置的產(chǎn)水量下降10%（在同溫度和壓力下），鹽透過量增加一倍，壓降增加一倍，這三種現(xiàn)象出現(xiàn)其中一個時，進(jìn)行化學(xué)清洗是必要的。同時當(dāng)反滲透裝置需要長期停用而進(jìn)行保護(hù)之前，也需要進(jìn)行化學(xué)清洗。值得注意的是，如果進(jìn)水溫度降低也會導(dǎo)致產(chǎn)水量下降，這是正常的，并不表明膜被污染，預(yù)處理、高壓等方面產(chǎn)生故障也會導(dǎo)致進(jìn)水壓力、進(jìn)水流量、產(chǎn)水流量和脫鹽率的下降?；瘜W(xué)清

洗時，首先是要判斷污染物的種類，然后根據(jù)膜的特性選擇合適的清洗配方和清洗工藝（表2）。要注意控制清洗液的PH值、溫度和每根組件的進(jìn)入流量，清洗效果可以通過比較清洗前后裝置的脫鹽率、產(chǎn)水量和壓力降等性能來確認(rèn)，除了周期性的化學(xué)清洗之外，每次停車之后，用預(yù)處理水或反滲透水進(jìn)行低壓大流量沖洗，這對于降低膜污染的速度，延長化學(xué)清洗的周期和膜的使用壽命是有效的。膜的清洗方法下列情況出現(xiàn)時需要及時清洗膜元件：標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量降低10%;進(jìn)水和濃水之間的壓差上升了15%;標(biāo)準(zhǔn)化透鹽率增加10%?15%;系統(tǒng)各段壓差明顯上升。一般以設(shè)備最初運行48h所得到的運行記錄為標(biāo)準(zhǔn)化后的對比數(shù)據(jù)。清洗設(shè)備（1） 清洗箱起混合與循環(huán)作用，要求耐腐蝕，材料可選用玻璃鋼、聚氯乙烯塑料或鋼罐內(nèi)襯橡膠等。清洗水箱應(yīng)設(shè)有溫度計。清洗箱的大小大致是空的壓力容器的體積與清洗液循環(huán)管路的體積之和，一般應(yīng)考慮20%的裕度。（2） 清洗泵應(yīng)耐腐蝕，如玻璃鋼泵。它所提供的壓力應(yīng)能克服保安過濾器的壓降、膜組件的壓降和管道阻力損失等,一般選用壓力為0.3?0.5MPa。水泵的材質(zhì)至少必須是316不銹鋼或非金屬聚酯復(fù)合材料。⑶其他清洗系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有必要的閥門、流量計和壓力表以控制清洗流量，連接管線既可以是硬管也可以是軟管,應(yīng)耐酸堿腐蝕。清洗藥劑膜分離系統(tǒng)的化學(xué)清洗方法主要有酸法和堿法兩種,具體采用何種清洗方法取決于膜系統(tǒng)的污染物性狀。表2列出了不同污染物適宜的清洗液配方。表J反潘透膜特定污染物的清洗液配方LHWiiillJ碗股揄斗（如（:頑-BliiO.JLHWiiillJ碗股揄斗（如（:頑-BliiO.J鐵河染物無機(jī)祓休沉誰鞫（酒呢」粧牛物能體汚弟61J',if（HL物沔染1).2frItt.l：.<K.rf?Urt$1.\；1;S;O40.5^lijPO4仏V：<Xif()U+J.[廂KI>r.VXu4].Of.r\；JjSJ)L2?擰擢權(quán)也5frltJjn:].Ufr\ll.-sriJIn.If.r沖1丨0.1%NjUIL+0.025%-pz：烷卅娛帕訥鹽i>.wWil0.Ir.；WH+0.035^I烷口磷灌仙盤0.r-r\；d川+]■WKPTA-XUU0.X^Oll疋；『油化|l}.|：02rJlit：I逬行佛洗先刖0.1^XjiOH+o.025;；I烷施t.Vi臨I'iHfo.2%hciiiirii'iit先川n.r?Xj?i)h+L0%I'ur\-x.^過汀，進(jìn)選達(dá)ii選兀逸-迭1<II,“;■,1.<1z.:l1<II.;i暑;1兒21<;|,■I辻2k;|.;|,清洗單段系統(tǒng)系統(tǒng)沖洗用反滲透產(chǎn)品水(也可用符合反滲透進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)處理水或過濾水)沖洗反滲透膜組件和系統(tǒng)管道。配制清洗液清洗液原則上用反滲透產(chǎn)品水配制。清洗劑應(yīng)充分溶解并混合均勻，然后調(diào)節(jié)pH(酸洗一般用氨水調(diào)節(jié),堿洗一般用鹽酸調(diào)節(jié))，并反復(fù)確認(rèn)清洗溫度是否合適。低流量輸入清洗液清洗液以盡可能低的壓力置換元件內(nèi)的原水，其壓力僅需達(dá)到足以補充進(jìn)水至濃水的壓力損失即可，即壓力必須低到不會產(chǎn)生明顯的滲透產(chǎn)水。低壓置換操作能夠最大限度地減低污垢再次沉淀到膜表面。視情況排放部分剛開始循環(huán)回來的清洗液，以防止清洗液的稀釋。⑷循環(huán)當(dāng)原水被置換完后,讓清洗液循環(huán)回清洗水箱并保證清洗液溫度恒定，循環(huán)時間一般為60min。對回流清洗液視情況進(jìn)行處理。如果回流清洗液已明顯變色或變濁則應(yīng)排放掉，重新配置清洗液;若回流清洗液pH變化超過0.5時，最好調(diào)整pH，必要時更換清洗液。⑸浸泡停止清洗泵的運行，讓膜元件完全浸泡在清洗液中。一般浸泡1h就足夠了;但對于頑固的污染物，需要延長浸泡時間，浸泡10~15h或浸泡過夜。高流量循環(huán)高流量循環(huán)30~60min。高流量能沖洗掉被清洗液清洗下來的污染物。在高流量條件下,可能會出現(xiàn)過高壓降的問題。單元件的最大允許壓降為0.1MPa，多元件壓力容器最大允許壓降為0.35MPa，以先超出為限。沖洗用反滲透產(chǎn)品水或合格的預(yù)處理出水沖洗系統(tǒng)內(nèi)的清洗液，最低沖洗溫度為20r,沖洗時間約1h。清洗多段系統(tǒng)對多段反滲透裝置，原則上應(yīng)分段進(jìn)行清洗，清洗水流方向與運行方向相同。一般情況下，清洗液可不排地溝，直接循環(huán);當(dāng)污染比較輕微時，可以多段一起進(jìn)行清洗;當(dāng)元件污染嚴(yán)重時,清洗液在最初幾分鐘可排地溝，然后再循環(huán)。清洗每一段循環(huán)時間通常為1.5h,污染嚴(yán)重時應(yīng)加長時間。清洗完畢后，應(yīng)用反滲透出水沖洗反滲透裝置，時間不少于30min。當(dāng)膜污染嚴(yán)重時,清洗第一段的溶液不要用來清洗第二段,應(yīng)重新配制清洗液。為提高清洗效果，可讓清洗液浸泡膜元件，但時間不應(yīng)超過24h0清洗要點(1)高流速清洗流速應(yīng)比正常運行時的流速高，一般為正常運行濃水流速的1.2倍。⑵低壓力清洗壓力應(yīng)盡可能低，建議控制在0.3MPa以下。如果在0.3MPa以下很難達(dá)到流量要求時，應(yīng)盡可能地控制進(jìn)水壓力，以不出產(chǎn)水為標(biāo)準(zhǔn)。一般進(jìn)水壓力不能大于0.4MPa。清洗時的注意事項謹(jǐn)慎選擇清洗藥劑應(yīng)謹(jǐn)慎選擇清洗所用藥劑，而且清洗時應(yīng)嚴(yán)格遵守藥品的使用說明和工藝條件，并要仔細(xì)觀察清洗時清洗液的溫度和pH變化。在對大型系統(tǒng)清洗之前,建議從待清洗的系統(tǒng)內(nèi)取出1支膜元件，進(jìn)行單個膜元件清洗效果試驗,確認(rèn)清洗效果后再實施整套系統(tǒng)的清洗。清洗液的潔凈度清洗液的潔凈度直接影響清洗效果。清洗液含較多的雜質(zhì)及顆粒物，會對膜系統(tǒng)造成二次污染，還會對膜表面造成一定的機(jī)械性損傷。用于反向清洗的清洗液中小分子雜質(zhì)應(yīng)盡可能少。較為理想的清洗溶劑為膜系統(tǒng)的產(chǎn)水，當(dāng)然也可以使用合格的預(yù)處理出水來配制清洗液。清洗液流動方向一般要求清洗液流動方向與系統(tǒng)正常運行時的水流方向相同,以防止元件產(chǎn)生“望遠(yuǎn)鏡”現(xiàn)象,因為壓力容器內(nèi)的止推環(huán)僅安裝在壓力容器的濃水端。反向清洗僅針對進(jìn)料端被嚴(yán)重污堵的組件，并且不能在膜的透過液一側(cè)反向施壓，以免使膜本身出現(xiàn)機(jī)械性損傷。此處反向清洗是指在膜組件的濃排端泵入清洗液，在膜外側(cè)進(jìn)行組件內(nèi)循環(huán)，使清洗液流經(jīng)膜表面,以適當(dāng)?shù)牧魉僭谀け砻嫘纬梢欢ǖ臎_刷力，將系統(tǒng)內(nèi)和膜表面的污染物清除排出。筆者參與的膜清洗（反滲透膜組件組成方式為一級三段式，排列方式為10：5：3）通常是將第一段的第一支膜反向后置于第一段的末端（注意濃水密封圈也相應(yīng)地移至另一端），再按正常清洗程序進(jìn)行清洗。⑷清洗液的溫度清洗液的溫度對清洗效果的影響極大。在合理的溫度范圍中,盡可能地提高清洗液溫度可更有效地恢復(fù)膜的原有性能。這是因為:較高的清洗溫度可以使清洗液的溶解度和洗滌能力有所提高;另外,高于正常工作溫度的清洗液有助于膜微孔的擴(kuò)張，促進(jìn)微孔內(nèi)污物的排出。（5）清洗順序膜分離系統(tǒng)的化學(xué)清洗，大多數(shù)情況下采用酸法、堿法交替進(jìn)行的方法，但一定要注意酸法、堿法不能連接進(jìn)行。合理的清洗順序為:酸洗一水洗至呈中性一堿洗一水洗至呈中性或堿洗一水洗至呈中性一酸洗一水洗至呈中性。膜的管理反滲透膜的化學(xué)清洗是反滲透裝置運行維護(hù)中的一個重要環(huán)節(jié)，其成功與否直接影響著反滲透膜的使用性能及使用壽命。正常的化學(xué)清洗周期是每3~12個月1次。如果1個月內(nèi)清洗1次以上，需對反滲透預(yù)處理系統(tǒng)作進(jìn)一步調(diào)整和改善,如追加投資或重新進(jìn)行反滲透設(shè)計。沒有一個好的預(yù)處理系統(tǒng)，膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運行將難以實現(xiàn)。不能把希望都寄托于膜清洗，化學(xué)清洗并不是萬能的,其對膜的損害是比較大的。膜的水解和氧化反滲透純水設(shè)備在長期運行管理中，注意控制醋酸纖維素膜的水解速度是十分重要的。水解速度與進(jìn)水的PH值和溫度密切有關(guān)，在較低或較高的pH值下都會造成較快的水解速度，真水解速度最低的pH值范圍是4-6。同時，水解速度隨進(jìn)水溫度的升高而加快。因此，在實際管理中，除了正常的pH檢測以外，還必須對PH測量、顯示儀表定期地進(jìn)行校正，防止＞H值失控而加快膜的水解。從而延長膜的使用壽命，而聚酰胺類膜的突出問題是防止其被氧化。進(jìn)水余氯值和強(qiáng)氧化均對其造成不利的影響，必須嚴(yán)格控制，美國ESPA1型中空纖維膜，進(jìn)水余氯值必須小于O.Olmg/I。值得一提的是南方許多城市自來水的余氯值隨時間變化很大，特別在夏季余氯值往往高達(dá)數(shù)nmg/1,這時，對CA膜可以將原次氯酸鈉改成亞硫酸鈉，對聚酰胺膜，可以采用過量的亞硫酸鈉去余氯，從而防止膜的氧化。反滲透膜常規(guī)清洗配方序號污染物清洗液配方清洗工藝1氫氧化鐵檸檬酸2%TRITONX-1000.1%RO水97.9%使用膜組件允許的最高溫度和流速，循環(huán)清洗時間45分，用氨水將pH調(diào)節(jié)至32三聚磷酸鈉2%TRITONX-1000.1%39%的EDTA鈉2%RO水95.9%溫度、流速、時間同上；用H2SO4調(diào)節(jié)pH至7.5；配方中加入0.5%的甲醛已滅菌3鐵鋁錳氧化物檸檬酸2%39%的EDTA鈉2%RO水96%溫度、流速、時間同上用氨水調(diào)節(jié)pH至44碳酸鈣反滲透水用鹽酸或檸檬酸調(diào)節(jié)PH至4.05SiO2二氟化銨2%RO水98%組件允許的最高溫度、流速、清洗時間45分鐘反滲透設(shè)備-延長反滲透膜使用壽命的方法1防止膜性能的損壞新的反滲透膜元件通常浸潤l%NaHSO3和18%的甘油水溶液后貯存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情況下，貯存1年左右，也不會影響其壽命和性能。當(dāng)塑料袋開口后，應(yīng)盡快使用，以免因NaHSO3在空氣中氧化,對元件產(chǎn)生不良影響。因此膜應(yīng)盡量在使用前開封。反滲透設(shè)備試機(jī)完后，我們采用過兩種方法保護(hù)膜。設(shè)備試機(jī)運行兩天（15?24h）,然后采用2%的甲醛溶液保養(yǎng);或運行2?6h后，用1%的NaHSO3的水溶液進(jìn)行保養(yǎng)（應(yīng)排盡設(shè)備管路中的空氣，保證設(shè)備不漏,關(guān)閉所有的進(jìn)出口閥）。兩種方法均可得到滿意的效果。第一種方法成本高些，在閑置時間長時使用,第二種方法在閑置時間較短時使用。2反滲透設(shè)備的操作不當(dāng)引起膜性能的損壞2.1反滲透設(shè)備中有殘余氣體在高壓下運行，形成氣錘會損壞膜常有兩種情況發(fā)生:A、設(shè)備排空后，重新運行時，氣體沒有排盡就快速升壓運行。應(yīng)在2?4bar的壓力下將余下的空氣排盡后，再逐步升壓運行。B、在預(yù)處理設(shè)備與高壓泵之間的接頭密封不好或漏水時（尤其是微濾器及其后的管路漏水）當(dāng)預(yù)處理供水不很足時，如微濾發(fā)生堵塞,在密封不好的地方由于真空會吸進(jìn)部分空氣。應(yīng)清洗或更換微濾器,保證管路不漏?？傊瑧?yīng)在流量計中沒有氣泡的情況下逐步升壓運行，運行中發(fā)現(xiàn)氣泡應(yīng)逐漸降壓檢查原因。2.2反滲透設(shè)備關(guān)機(jī)時的方法不正確A、關(guān)機(jī)時快速降壓沒有進(jìn)行徹底沖洗。由于膜濃水側(cè)的無機(jī)鹽的濃度高于原水易結(jié)垢而污染膜。B、用投加化學(xué)試劑的預(yù)處理水沖洗。因含化學(xué)試劑的水在設(shè)備停運期間可能引起膜污染。反滲透設(shè)備在準(zhǔn)備關(guān)機(jī)時,應(yīng)停止投加化學(xué)試劑，逐步降壓至3bar左右用預(yù)處理好的水沖洗10min,直至濃縮水的TDS與原水的TDS很接近為止。TDS水中總?cè)芙庑怨腆w（totaldissolvedsolids,簡稱TDS）,單位mg/LTDS就是水中溶解物質(zhì)的總含量,包括鈣鎂離子、膠體、懸浮顆粒物、蛋白質(zhì)、病毒、細(xì)菌、微生物及尸體。2.3反滲透設(shè)備消毒和保養(yǎng)不力導(dǎo)致微生物的污染這是復(fù)合聚酰胺膜使用中普遍存在的問題，因為聚酰胺膜耐余氯性差，