反滲透膜

 　　1簡(jiǎn)介

　　反滲透膜是實(shí)現(xiàn)反滲透的核心元件，是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在0.5～10nm之間，透過性的大小與膜本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。有的高分子材料對(duì)鹽的排斥性好，而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)具有較多親水基團(tuán)，因而水的透過速度相對(duì)較快。因此一種滿意的反滲透膜應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臐B透量或脫鹽率。

　　反滲透膜應(yīng)具有以下特征：(1)在高流速下應(yīng)具有高效脫鹽率;(2)具有較高機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命;(3)能在較低操作壓力下發(fā)揮功能;(4)能耐受化學(xué)或生化作用的影響;(5)受pH值、溫度等因素影響較小;(6)制膜原料來源容易，加工簡(jiǎn)便，成本低廉。

　　反滲透膜的結(jié)構(gòu)，有非對(duì)稱膜和均相膜兩類。當(dāng)前使用的膜材料主要為醋酸纖維素和芳香聚酰胺類。其組件有中空纖維式、卷式、板框式和管式?？捎糜诜蛛x、濃縮、純化等化工單元操作，主要用于純水制備和水處理行業(yè)中。

　　原理：反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對(duì)膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時(shí)，溶劑會(huì)逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即滲透液;高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側(cè)得到淡水，在高壓側(cè)得到鹵水?！》礉B透時(shí)，溶劑的滲透速率即液流能量N為：　N=Kh(Δp-Δπ) 　式中Kh為水力滲透系數(shù)，它隨溫度升高稍有增大;Δp為膜兩側(cè)的靜壓差;Δπ為膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為：　π=iCRT　式中i為溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù);C為溶質(zhì)的摩爾濃度;R為摩爾氣體常數(shù);T為絕對(duì)溫度?！》礉B透通常使用非對(duì)稱膜和復(fù)合膜。反滲透所用的設(shè)備，主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備。　反滲透膜能截留水中的各種無機(jī)離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)，從而取得凈制的水。也可用于大分子有機(jī)物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過程簡(jiǎn)單，能耗低，近20年來得到迅速發(fā)展?，F(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水(見鹵水)淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，并與離子交換結(jié)合制取高純水，其應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大，已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。

　　反滲透膜過濾精度

　　反滲透膜能截留大于0.0001微米的物質(zhì)，是最精細(xì)的一種膜分離產(chǎn)品，其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機(jī)物，同時(shí)允許水分子通過。

　　2清洗步驟

　　供水、工藝水的處理(分離、濃縮、分級(jí)和純化)

　　在各工業(yè)生產(chǎn)過程中，往往有分離、濃縮、分級(jí)和純化某種水溶液的需求。傳統(tǒng)用的方法是沉淀、過濾、加熱、冷凍、蒸餾、萃取和結(jié)晶等過程。這些方法表現(xiàn)出流程長(zhǎng)、耗能多、物料損失多、設(shè)備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點(diǎn)，以超濾膜技術(shù)取代某種傳統(tǒng)技術(shù)可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　反滲透系統(tǒng)最終是需要進(jìn)行清洗的，在你的RO系統(tǒng)表現(xiàn)出污染的傾向、長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)之前、或按計(jì)劃進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)時(shí)，建議你清洗RO系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)下列污染特征(標(biāo)準(zhǔn)化后產(chǎn)水量下降10~15%，標(biāo)準(zhǔn)化后產(chǎn)水水質(zhì)下降10~15%，或者給水與濃水間的壓降增加10~15%)時(shí)，表明你的RO系統(tǒng)需要清洗了。

　　由于RO系統(tǒng)出現(xiàn)污垢而需要清洗的頻率隨地點(diǎn)的不同而不同，一般習(xí)慣上可接受的清洗頻率是3~12個(gè)月一次。如果每個(gè)月你不得不清洗一次以上，你就應(yīng)該改善RO的預(yù)處理系統(tǒng)，調(diào)整RO系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，如果每1~3個(gè)月需要清洗一次，則需要在提高當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行水平上做工作，但是否需要改進(jìn)預(yù)處理系統(tǒng)較難判斷。

　　在RO設(shè)計(jì)中通常會(huì)忽視使用RO產(chǎn)品水沖洗系統(tǒng)中的污垢，采用該法可減少RO的清洗次數(shù)。在設(shè)備停運(yùn)期間用產(chǎn)品水浸泡RO膜組件有助于溶解垢和松散沉積物，因此降低化學(xué)清洗頻度。

　　污垢地點(diǎn)不同所需要清洗掉的污垢物也不同，但往往存在的污染物不止一種，因此使問題復(fù)雜化，常見的污染物種類有：

　　· 碳酸鈣垢

　　· 硫酸鈣、 硫酸鋇、硫酸鍶垢

　　· 鐵、錳、鋁等的金屬氧化物

　　· 二氧化硅

　　· 膠體沉積物(無機(jī)或無機(jī)/有機(jī)混合物)

　　· 自然或合成有機(jī)物

　　· 生物質(zhì)(生物污泥、霉菌或真菌)

　　有許多因素與選擇合適的清洗化學(xué)藥品和正確的清洗方法有關(guān)。在你頭一次進(jìn)行清洗時(shí)，建議與設(shè)備制造商、RO膜組件制造商、RO系統(tǒng)專用藥品供應(yīng)商聯(lián)系。一旦辨明污染種類后，建議采用一種或多種清洗藥品。這些藥品可能是常規(guī)的，可以從許多供應(yīng)商那里買到，也可能是專用清洗液，這種專用清洗液可能更貴一些，但是使用時(shí)會(huì)更簡(jiǎn)便，并且這些公司還具有提供技術(shù)支持優(yōu)點(diǎn)。還有一些公司可能提供更有價(jià)值的服務(wù);他們把從你的系統(tǒng)中取出的膜組件帶回進(jìn)行試驗(yàn)，從而選擇正確的清洗藥品和方法。

　　通常需按特定的次序使用各種不同的清洗藥品進(jìn)行清洗，以獲得最佳的清洗效果。比如首先使用低pH值的清洗除去水垢一類的物質(zhì)，然后使用一種高pH值的清洗液除去有機(jī)物。但是有時(shí)也會(huì)首先使用高pH值的清洗液除去油類污垢，然后再使用一種低pH值的清洗液。有一些清洗液中還添加有洗滌劑，這將有助于清除污染嚴(yán)重的生物和有機(jī)雜質(zhì)。其它的清洗添加有象EDTA之類的螯合劑，這些螯合劑有助于清除膠體、有機(jī)物、生物雜質(zhì)和硫酸鹽垢。必須記住的是選用不正確的清洗藥品或清洗步驟不正確時(shí)可能會(huì)使污堵更嚴(yán)重。

　　在選擇清洗藥品和使用復(fù)合聚酰胺膜時(shí)有一些注意事項(xiàng)：

　　· 遵守制造商建議的藥品選擇清單、劑量、pH值、溫度和接觸時(shí)間。

　　· 使用侵蝕性最小的藥品完成清洗工作。這些做會(huì)延長(zhǎng)膜的使用壽命。

　　· 在調(diào)節(jié)pH值時(shí)，一定要審慎以延長(zhǎng)膜的使用壽命。藥品侵蝕性較小的pH值范圍是4~10，允許的最大pH值范圍是2~12。

　　· 酸和堿不要混合。在加入下一種溶液之前，徹底沖洗系統(tǒng)以排盡上一次的清洗液。

　　· 用高pH值的產(chǎn)水沖洗出洗滌劑。

　　· 確認(rèn)遵守正確的清洗液處理要求。

　　3反滲透膜保存條件

　　反滲透膜元件的保管條件

　　(1)新膜(使用前)

　?、倌ぴ仨氁恢北３衷跐駶?rùn)狀態(tài)。即使是在為了確認(rèn)同一包裝的數(shù)量而需暫時(shí)打開時(shí)，也必須是在不捅破塑料袋的狀態(tài)下，此狀態(tài)應(yīng)保存到使用時(shí)為止。

　?、谠诔^10℃的氛圍中保存時(shí)也要避免直射陽光，選擇通風(fēng)良好的場(chǎng)所。這時(shí)，保存溫度勿超過35℃。

　?、廴绻l(fā)生凍結(jié)就會(huì)發(fā)生物理破損，所以要采取保溫措施，勿使之凍結(jié)。

　　(2)通水后膜元件

　?、倌ぴ仨氁恢北３衷陉幇档膱?chǎng)所，保存溫度勿超過35℃，并要避免直射陽光。

　?、跍囟葹?℃以下時(shí)有凍結(jié)的可能，要采取防凍結(jié)措施。

　　③復(fù)合系列膜元件要用含有存用藥品(重亞硫酸鈉，500～1000mg/L，pH值3～6)的純水或反滲透過濾水進(jìn)行浸泡。

　　④無論在何種情況下進(jìn)行保存時(shí)，都不能使膜處于干燥狀態(tài)。

　　⑤保存液的濃度及pH值都要保持在上述范圍，需定期檢查。如果可能發(fā)生偏離上述范圍時(shí)，要再次調(diào)制保存液。

　　4應(yīng)用范圍

　　反滲透膜廣泛用于電力、石油化工、鋼鐵、電子、醫(yī)藥、食品飲料、市政及環(huán)保等領(lǐng)域，在海水及苦咸水淡化，鍋爐給水、工業(yè)純水及電子級(jí)超純水制備，飲用純凈水生產(chǎn)，廢水處理及特種分離過程中發(fā)揮著重要作用。