反渗透膜结垢现象分析

1、结垢分析

1.1原水的处理

为了避免堵塞反渗透器，原水应经预处理，以消除水中的悬浮物，降低水的浊度；此外，还应进行杀菌，以防微生物在反渗透内滋长。

1.2悬浮物

悬浮物的多少是水质好坏的一个指标，如果悬浮的物质多，没有及时过滤，就会在反渗透的膜上沉积，阻碍膜的透水率。从而使膜孔受堵而不能正常工作。所以在水进入膜的表面之前把悬浮物过滤掉。

1.3 浊度

浊度是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。也就是说，由于水中有不溶解物质的存在，使通过水样的部分光线被吸收或被散射，而不足直线穿透。因此，混浊现象足水样的一种光学性质。如果水的浊度过大，就说明水的不溶解污染物很多，如果进入反渗透膜的孔中，同样会堵住孔（孔径＜5nm~40nm）从而使反渗透的膜失效。

1.4微生物

微生物的种类很多，主要分为厌氧型生物和好氧型生物，厌氧型的微生物会把水中的氨或者有机氨氧化为氮气和高价态的硝酸或者亚硝酸化合物，这些化合物的氧化性都比较强，而膜的组成是芳香族的酰氨在氧化剂的作用下会氧化，膜的孔径会变形，聚合物的长链断口，那么膜就起不到渗透作用就会失效给生产者带来经济损失，目前膜都是国外进口的，很少有国内的厂家生产而且价格昂贵。还有些微生物的大量繁殖会寄生在反渗透膜表面，同样会物理堵住膜的孔。

1.5污染指数

根据水利电力部颁布的sdgj2----85的规定，对反渗透器进水水质要求为表，污染指数（fi）是一种人为指标，它用来表示水质受悬浮杂质污染的情况。其测定方法为：在一定的压力下将水连续通过一个小型超滤器（孔径为0.00045mm）,将开始通水时流出500ml水所需的时间（t0）记录下来，通水15min后，再次测定其流出500ml水所需的时间（t0）记录下来，通水15min后，再次测定其流出500ml水所需的时间（t15）。据此，就可按式1计算污染指数（fi）：

2、清洗

反渗透器在长期运行后，就要清洗，否则就会结垢使产水率下降，则可用化学药剂进行清洗。用来清洗的药剂有稀hcl溶液，柠檬酸、亚硫酸氢钠和六偏磷酸钠等络合剂，可根据具体情况选取。

一般的稀hcl溶液的电离程度很高，反应也很快，如果ph＞2会使得膜的性能下降，这些高聚芳香酰胺遇强酸和强碱其内部结构发生变形。从而影响了其生产效率。

柠檬酸（c6h8o7）是中强酸，其结构有手性，所以有络合作用，可以除垢效果很好。

亚硫酸氢钠（nahso3）和六偏磷酸钠络合的性的缓冲溶液也可以除去垢，但是其中钠离子可能有残留，因为膜的电性是负的，钠离子会吸附在表面也对膜不利。

3、操作压力

为了使反渗透得以进行，所加压力必须使膜两侧的压力差（p）大于其渗透压差（ ）。进行反渗透的有效压力为p和 的差值，反渗透水的通量可表示成式2

式中f-------------反渗透水的通量，m3/（m2h）

w-------------渗透系数，m3/（m2hmpa）

p---------膜两侧的压力差，即在盐水侧外加的压力，mpa

----------膜两侧的渗透压差，mpa

操作压力的选择决定原液的浓度，因为它与渗透压差 有关。此外，它还决定于膜的的透水性和水的回收率。一般情况是，提高操作压力会使产水量增大，但压力过大又会因膜受到压力而使透水量下降。膜压实后，通水率减小了膜的效率降低了，会造成生产经济损失。

4、温度

膜是有机物也符合热胀冷缩，温度高了，就会膨胀。但是有机膜的水解速度和温度有关，温度越高越容易水解。所以膜的透水量是随水温的增高而增大的，但也加快膜的水解速度，且使有机膜变软，易于压实。所以，对于有机膜来说，通常将温度控制在约20~30℃范围为好。

5、浓差极化

在反渗透过程中，由于水不断通过膜，因此靠近膜表面的盐水和进口盐水之间有浓度差，膜表面溶液的浓度较大，这就是浓差极化。随着水大量的通过膜表面的浓度大大升高成过饱和溶液，有些盐份如caso4、mgso4等等溶解度不大的盐份会慢慢析出晶体。开始这些盐份只是很少的单晶体，还没有晶体核，所以不能长大。只能在膜的表面沉积或者在溶液形成溶解平衡，当随着膜的表面溶液的浓度不断增高，水流达到一定平衡度，出现了晶核，晶核开始成长，逐渐的形成面或螺旋状态。如果外界温度合适，溶蚀物质不多，晶体就会逐渐长大。在膜的表面形成坚固的水垢，会把膜堵住这样大大降低了产水效率。

6、预防结垢

6.1原水的预处理

去除水中的悬浮物，微生物，胶体，硫酸钙，藻类，细菌，氧化剂，余氯等，油或脂类物质，有机物和铁－有机物的络合物，铁、铜、铝腐蚀产物等金属氧化物，进水水质对ro元件和ix树脂的寿命及性能将产生巨大的影响。

6.2浊度和污染指数

在进入反渗透之前要测污染指数。

6.3阻垢剂的使用

阻垢剂的分类及其原理在水处理中常用的阻垢剂有聚磷酸盐，有机磷酸、膦羧酸、有机膦酸脂、聚羧酸等。

6.4聚磷酸盐

常用聚磷酸有三聚磷酸钠和六偏磷酸钠，在水中生成长链阴离子容易吸附在微小的碳酸钙晶粒上，同是这种阴离子易于和碳酸根置换，从而防止了碳酸钙的析出。

6.5有机膦酸

学名的有hedp、edtmp对抑制碳酸钙、水合氧化铁或硫酸钙的析出或沉淀有很好的效果。

6.6有机膦酸酯

有机膦酸酯抑制硫酸钙垢的效果较好，但抑制碳酸钙垢的效果较差。其毒性低，易水解。

6.7聚羧酸

聚羧酸类化合物对碳酸钙水垢有良好的阻垢作用，用量也极少。常用的有聚丙烯酸和水解马来酸酐等。

阻垢剂有一定还原性。可以除去水中多余的氧化剂，会使的一些caso4，mgso4等等一些盐类的ksp增大数倍，使得溶解平衡向溶解方向移动。还可以溶蚀晶体，使得晶体难以成长也就抑制了晶体在膜的表面的结垢。从而有效的保护了反渗透的膜也就保护了反渗透装置。

7、运行的停机

在短时间内不运行反渗透，如果水温在20--30℃范围，4个小时清洗一次，如果水温在20℃以下，8个小时清洗一次，如果在停运的状态下，阻垢剂以不断加入为宜。以防止在停机期间浓水或残余的盐份有时间成长和结晶。

7.1操作压力

在调试好后的反渗透装置，其高压泵的频率是固定的，如果没有专业调试机构的认可，不能随意更改频率和进水压力。以防止膜被压实。

7.2温度

水的温度对反渗透也有影响的，一般的生水的温度在20--30℃为宜 。

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