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反渗透膜材质解析

来源:pp电子官网 发布日期:

2019-09-25 09:20:25

栏目:

污水处理资讯

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如何进行水处理?

pp电子水处理为您介绍一种经久耐用、性能卓越的pp电子耗材——反渗透膜,并向您详细介绍反渗透膜的材质构成。

反渗透膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能在外加压力作用下使水溶液某一些组分选择性透过,从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。


反渗透现象早在1748年就被法国Able Knelt所发现。利用与渗透相反的过程进行海水淡化的设想是美国Haussler在  1950年提出来的,但是只有当1960Loeb HE   Sourirajan2用醋酸纤维素做材料、研制成功第一张高分离效率高透水量的反渗透膜以后,反渗透膜分离才可能变成为现实。膜被称为反渗透过程的心脏,在一定意义上说,反渗透系统质量的优劣、水平的高低关键在于反渗透膜性能的好坏,第一张醋酸纤维素反渗透膜是用于水脱盐的,但是,随着各种类型反渗透膜的开发和膜性能的不断提高,发渗透膜分离已不仅包括水处理领域,即水的脱盐、纯水制备、水的再利用和废水回收,也包括食品加工、生物学和生物医药的研究。

一、反渗透膜性能要求和指标

为适应水处理应用的需要,反渗透膜必须具有应用上的可靠性和形成规模的经济性,其一般要求如下

1对水的渗透性要大,脱盐率要高。

2具有一定的强度和坚实程度,不致因水的压力和拉力影响变形、破裂。膜的被压实性尽可能最小,水通量衰减小,保证稳定的产水量。

3结构要匀称,能制成所需要的结构。

4能适应较大的压力、温度和水质的变化。

5具有好的耐温、耐酸碱、耐氧化、耐水解和耐生物污染侵蚀性能。

6使用寿命要长。

7成本要低。

二、反渗透膜的材质是什么?

常见的反渗透膜材料有两大类。

1醋酸纤维素膜元件

 一般用纤维素经酯化生成三醋酸纤维,再经二次水解成混合一、二、三醋酸纤维。

影响膜的脱盐率与产水量最重要的因素是乙酰含量高则脱盐率高,但产水量少。

醋酸纤维素膜本质上的弱点是,随时间的推移,酯基官能团将水解,同时脱盐率逐渐下降而流量增加,随着水解作用的加强,膜更易受到微生物侵袭,同时膜本身也将失去它的功能和完整性。

2、复合膜元件

复合膜的主要支持结构是经砑光机砑光后的聚酯无纺织物,其表面无松散纤维并且坚硬光滑,由于聚酯无纺织物非常不规则并且太疏松,不适合作为盐屏障层的底层,因而将微孔工程塑料聚砜浇注在非纺织物表面上,聚砜层表面的孔控制在大约15nm,屏障层采用高交联度的芳香聚酰胺,厚度大约在0.2um。高交联度芳香聚酰胺由苯三酰氯和苯二胺聚合而成。

复合膜与醋酸纤维素膜相比有以下优点:

(1)化学稳定性好。

醋酸纤维素膜不可避免地会发生水解,醋酸纤维素膜连续运行允许的pH值范围为46,清洗时允许是pH值范围为37pH值为5.7时水解速度最慢,这就导致预处理时加酸来量大,清洗时可选用的药品范围窄,不易获得满意的清洗效果,复合膜连续运行允许的pH值范围一般为211,清洗时允许的pH值范围一般为112

2)生物稳定性好。

复合膜不易受微生物侵袭,而醋酸纤维素膜易受微生物侵袭。

3)复合膜的传输性能好,即Kw大而Ks小。

4)复合膜在运行中不会被压紧,因此产水量不随使用时间而改变,而醋酸纤维素膜在运行中会被压紧,因而产水量不断下降。

5)复合膜的脱盐率基本不随使用时间而改变,而醋酸纤维素膜由于不可避免的水解,脱盐率会不断下降。

6)复合膜由于Kw大,其工作压力低,反渗透给水泵用电量与醋酸纤维素膜相比减少了一半以上。

7)醋酸纤维素膜的寿命一般仅3年,而复合膜有些已使用5年或者8年,性能仍完好如初。复合膜的缺点是抗氧化性较差。


三、反渗透膜的影响因素

1、进水压力对RO膜元件的影响

进水压力本身并不会影响盐透过量,但是进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高,使得产水量加大,同时盐透过量几乎不变,增加的产水量稀释了透过膜的盐分,降低了透盐率,提高脱盐率,当进水压力超过一定值时,由于过高的回收率,加大了浓差极化,又会导致盐透过量增加,抵消了增加的产水量,使得脱盐率不再增加。

2、进水温度对RO膜元件的影响

RO膜元件产水电导对进水水温的变化十分敏感,随着水温增加水对通量也线性的增加,进水水温每升高1℃,产水量就增加2.5%-3.0%;(以25℃为标准)。

3、进水PH值对反渗透膜的影响

进水PH值对产水量几乎没有影响,而对脱盐率有较大影响。PH值在7.5-8.5之间,脱盐率达到最高。

4、进水盐浓度对RO膜元件的影响

渗透压是水中所含盐分或有机物浓度的函数,进水含盐量越高,浓度差也越大,透盐率上升,从而导致脱盐率下降。

四、反渗透膜脱盐率下降过快的原因分析

1、高压差导致脱盐率下降

1)压差升高同时往往伴随着脱盐率快速下降,在正常的流量下,压差的上升通常是由于膜元件水流量通道的隔网进入杂质,污染物质和水垢引起的,导致产水流量的下降;

2)当超过设定的给水流量时,也会发生过大的压差,当启动时给水压力提升过快,发生水锤压差会很大,如果膜已经被污染,特别是微生物污染,压差也会增大;

3)给水至浓水间的压差表示的是水力阻力,与给水的流速、温度有关,应该保持产水和浓水有一定的流速,出现高压差的可能性有:水垢、微生物污染、阻垢剂沉淀、过滤器过滤介质漏、给水/浓水密封损坏。

2在线化学清洗不合理导致脱盐率下降

超纯水设备在运行中是不可避免被污染。预处理和添加各种要种药剂只能将反渗透被污染的可能性降到最低,而不能彻底的杜绝。因此,长期运行的反渗透系统在经过一定时间的运行后,必须要充分论证和确认是哪一种污染物。针对聚酰胺膜的特点,可以根据相应的污垢选取适当的清洗剂:

1)盐酸(36%-38%),配制成0.12%稀溶液,去除金属氧化物质;

2)氢氧化钠,配制成0.1%的稀溶液,去除二氧化硅、微生物膜、有机物等,pH约为12,作用是对有机微生物粘膜的水解破坏而剥离,对于二氧化硅胶体垢,形成的硅酸钠为可溶性,从而除垢;

3)乙二胺四乙酸四钠,作为螯合剂广泛应用于工业清洗,1%水溶液pH10.5-11.5,加入浓度0.5%-1%

4)十二烷基磺酸钠,属阴离子表面活性剂,目的是分散在溶液中的有机化合物,可使溶液的表面张力降低,引起正吸附,这样可使溶液表面溶质分子的的浓度大于溶液内部溶质分子的浓度,十二烷基磺酸钠是反渗透清洗是最主要的表面活性剂,加入浓度为0.025%

5)甲醛,甲醛对细菌、真菌、病毒、芽胞及原虫等皆有极强的杀灭力,加入浓度为0.5%-35

3、余氯的控制差导致脱盐率下降

1)次氯酸钠作为杀菌剂,广泛应用于纯水设备预处理中,在反渗透系统中,为防止反渗透的微生物污染,对反渗透进水要进行氯化处理;

2)用比色计测定余氯,控制余氯的质量浓度在砂过滤器进口处一般为0.5mg/L,不小于0.3mg/L,在反渗透前保安过滤器处应小于0.1mg/L,而聚酰胺类膜的突出问题是防止其被氧化;

3)进水余氯值和强氧化均对其造成不利的影响,必须严格控制,因而定期检测反渗透进水的余氯值极为重要。


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