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一文读懂反渗透膜污染的原因

日期:2018年4月13日 09:17

反渗透是最精密的膜法液体分离技术。反渗透装置,在脱盐工艺中已成功运行十二年。本文总结出以下反渗透膜污染的几点原因,并提出几点主要的解决办法。

反渗透膜污染使用反渗透膜为卷式复合结构,如下图所示:

一、反渗透膜污染

1、反渗透膜膜性能的损坏,而造成膜污染
(1)聚酯材料增强无纺布,约120μm厚;
(2)聚砜材料多孔中间支撑层,约40μm厚;
(3)聚酰胺材料超薄分离层,约0.2μm厚。
根据其性能结构,如渗透膜膜性能损坏有可能有以下几点原因:
(1)新反渗透膜的保养不规范;
(2)保养符合要求下,贮存时间超出1年;
(3)停运状态下,反渗透膜保养不规范;
(4)环境温度在5℃以下;
(5)系统在高压状态下运行;
(6)关机时的操作不当。
2、水质变化频繁而造成膜污染

原水水质同设计时的水质有变化,使预处理负荷加大,由于进水中含无机物、有机物、微生物、粒状物和胶体等杂质增多,因此膜污染机率增大。

3、清洗不及时与清洗方法不正确而造成膜污染

在使用过程中,膜除了性能的正常衰减外,清洗不及时与清洗方法不正确也是导致膜污染严重的一个重要因素。

4、没有正确投加药剂

复合聚酰胺膜在使用中,因为聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中没有正确投加氯等消毒剂,加上用户对微生物的预防重视不够,容易导致微生物的污染。

5、膜表面磨损

膜元件被异物堵塞或膜表面受到磨损(如沙粒等),此种情况要用探测法探测系统内元件,找到已经损坏元件,改造预处理,更换膜元件

二、反渗透膜污染的现象

在反渗透操作过程中,由于膜的选择透过性,使得某些溶质在膜面附近发生积聚,从而发生膜污堵现象。

常见的污堵征兆有以下几种:

 

一种是生物污堵(症状逐渐出现)有机沉积物主要是活的或死的微生物、碳氢化合物衍生物、天然有机聚合体以及所有含碳物质。最初表现为脱盐率上升、压降升高和产水降低。

再有就是胶体污堵(症状逐渐出现)膜分离过程中,金属离子的浓缩及溶液PH值的变化,都有可能是金属氢氧化物(主要以Fe(OH)3为代表)沉积,造成污堵。最初表现为脱盐率的轻微降低,并逐步增大,最后压降升高和产水降低。

还有是颗粒物污堵反渗透系统在运行过程中,如果保安过滤器出现问题,会导致颗粒物进入系统,造成膜的颗粒物污堵。

最初表现为浓水流速增加,脱盐率在初期变化不大,产水量逐渐降低,系统压降升高很快。最后常见的还有化学结垢(症状很快出现)当给水含有较高的Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、SO42-等离子时,会产生CaCO3、CaSO4、MgCO3等垢沉积在膜表面上。其表现为脱盐率下降,特别在最后一段十分明显,以及产水量下降。

 

膜污染是导致膜渗透流量下降的主要原因

包括膜的孔道和大分子溶质堵塞引起膜过滤阻力增加;溶质在孔内壁吸附;膜面形成凝胶层增加传质阻力。组分在膜孔中沉积,将造成膜孔减小甚至堵塞,实际上减小了膜的有效面积。组分在膜表面沉积形成的污染层所产生的额外阻力可能远大于膜本身的阻力,而使渗透流量与膜本身的渗透性无关。这种影响是不可逆的,污染程度同膜材料、保留液中溶剂以及大分子溶质的浓度、性质、溶液的pH值、离子强度、电荷组成、温度和操作压力等有关,污染严重时能使膜通量下降80%以上。

在系统运行中,膜的污染是一个十分棘手的问题,它的出现造成了反渗透装置去除率和透水量、膜通量的大幅度下降,同时增加了各段的操作压力,促使运行和操作成本升高,严重影响着膜的使用寿命及反渗透技术的开发与利用。

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