反滲透膜

 　　1簡介

　　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，加工簡便，成本低廉。

　　反滲透膜的結(jié)構(gòu)，有非對稱膜和均相膜兩類。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力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時，溶劑會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，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為絕對溫度。　反滲透通常使用非對稱膜和復(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?！》礉B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、分級和純化)

　　在各工業(yè)生產(chǎn)過程中，往往有分離、濃縮、分級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、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、長時間停運(yùn)之前、或按計(jì)劃進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)時，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，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個月一次。如果每個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，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，但是使用時會更簡便，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。但是有時也會首先使用高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可能會使污堵更嚴(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、溫度和接觸時間。

　　· 使用侵蝕性最小的藥品完成清洗工作。這些做會延長膜的使用壽命。

　　· 在調(diào)節(jié)pH值時，一定要審慎以延長膜的使用壽命。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衷跐駶櫊顟B(tài)。即使是在為了確認(rèn)同一包裝的數(shù)量而需暫時打開時，也必須是在不捅破塑料袋的狀態(tài)下，此狀態(tài)應(yīng)保存到使用時為止。

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

　?、廴绻l(fā)生凍結(jié)就會發(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

　　①膜元件必須一直保持在陰暗的場所，保存溫度勿超過35℃，并要避免直射陽光。

　?、跍囟葹?℃以下時有凍結(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，都不能使膜處于干燥狀態(tài)。

　?、荼４嬉旱臐舛燃皃H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，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。