反滲透技術在原水處理中的應用

尹域

摘 要：在各種膜分離技術中，反滲透技術是近年來我國應用最成功、發展最快、普及最廣的一種，具有能耗低、無污染、工藝先進、操作簡便等優點。本文結合工業水公司除鹽水車間反滲透工藝在原水水處理應用的實際情況，就反滲透的基本原理，闡述了反滲透系統中膜系統的應用和維護。

關鍵詞：反滲透;水處理應用;膜系統;污染;維護

1 反滲透膜分離的原理

反滲透過程是滲透的逆過程，滲透是一自然現象，當用半透膜將水和具有一定濃度的溶液隔開時，水將通過膜向溶液側自發流動。即溶劑從稀溶液側滲透到濃溶液側，這就是以濃度差為推動力的滲透現象。滲透的結果是濃溶液一側液面不斷上升，直到液面差達到一定高度靜止不變，兩側液面的靜壓差就是滲透壓。如果在濃溶液一側施加大于滲透壓的壓力，濃溶液一側的溶劑會穿過反滲透膜進入低濃度一側，這即是反滲透過程。

2 反滲透膜的性能

2.1 分離性

反滲透中以脫鹽的能力來表示分離性，表征指標是脫鹽率或透鹽率，透鹽率是指產水中鹽含量與進水中鹽含量的比值。脫鹽率與透鹽率相對，兩者相加之和為100%。反滲透復合膜在標準情況下，對各種離子的脫鹽率通常在99%以上。

2.2 透過性

對于最常見的水溶液體系，透過性一般以單位時間透過單位膜面積的水流量來表示，也即水通量。在相同的條件下，水通量越大越好。水通量受操作因素的影響比較大，操作壓力、水質濃度、運行溫度等都對水通量有影響。

2.3 物化穩定性

物化穩定性主要是指膜片的耐熱性、抗酸堿性、抗氧化性、機械輕度等等，對于不同的品牌反滲透膜的極限使用條件各不相同，大部分產品最大操作溫度不超過50℃，連續操作的pH 4.0-11.0，要求余氯小于 0.1 mg/L。

3 影響反滲透膜性能的因素

3.1 操作壓力

水通量的增加與壓力成正比，在不增加膜面積的情況下，只需增加進水壓力就能獲得較大的水通量，但這樣會造成能量的大量消耗和對膜元件的破壞，脫鹽率與壓力一般也成正比，但隨著膜元件類型的不同，變化趨勢有所差異。

3.2 溫度

溫度對脫鹽率和產水量的影響非常大，當溫度升高時，由于水粘度的降低，產水量會隨之增加，一般在相同的操作壓力下，溫度每上升或下降1℃，產水量可增大或降低3-4%。溫度對脫鹽率的影響與膜材質有關，一般來講溫度升高脫鹽率降低。針對溫度對膜性能的影響，膜生產商都給出相應的溫度校正系數，用于將系統運行參數標準化。

3.3 給水含鹽量

在一定的壓力下，當給水中含鹽量增高時，由于給水滲透壓變高，有效壓力隨之降低，產水量會減少。

3.4 回收率

在壓力一定的情況下，回收率提高，濃水產量減少，濃差極化加重，滲透壓升高，有效壓力降低，最終導致產水量的下降和脫鹽率的降低。

4 反滲透膜化學清洗效果的影響因素

膜清洗過程中，清洗效果會受到清洗種類、清洗溫度、清洗時間、清洗壓力和清洗流速等因素的影響。

4.1 清洗劑的種類

這是影響反滲透膜清洗效果的最重要因素，針對不同的膜污染，選擇對應的酸性或堿性清洗劑，在一次清洗后可以達到較好的性能恢復。錯誤的清洗藥劑不僅不能達到清洗效果，而且需要二次或多次清洗，浪費藥劑。

4.2 清洗劑的濃度

針對一定污染程度的膜元件，提高洗劑的濃度，有利于污染物與藥劑充分反應。超過一定程度后，提高清洗藥劑的濃度也不會有明顯改善。但用強酸和強堿作為清洗劑時，高濃度會對膜元件造成不可恢復的傷害。

4.3 清洗時間

化學清洗的本質是清洗劑與膜表面污染物的反應，延長清洗時間有利于反應進行徹底，但過度延長或增加清洗次數不會有明顯改善，反而使洗液對膜分離層造成損害，降低了膜元件的性能。清洗時間的長短對清洗藥劑與膜面污染物之間的化學反應有著重要的影響。在本車間，使用酸堿藥劑對膜進行清洗，清洗時間應在2h以內。

4.4 清洗溫度

溫度對膜的化學穩定性和清洗效果有直接的影響。清洗劑與污染物的反應為吸熱反應，適當的提高溫度，能夠加快反應的速度，提高清洗效果。在本車間實驗表明：在其他條件一致的情況下，提高清洗劑溫度不僅使膜元件通量大幅度提高，而且脫鹽率也有增加。但溫度不能無限制的提高，應該在膜元件可承受的溫度范圍內，通常在45℃以內。

綜上所述，本文主要對反滲透膜分離的原理和反滲透膜性能進行了闡述，研究表明，壓力、溫度是影響反滲透膜性能的重要參數，它們對膜通量的影響顯著，回收率、pH和給水含鹽量是影響反滲透膜性能的因素，但影響程度均不顯著。反滲透膜清洗效果受到清洗種類、清洗溫度、清洗時間、清洗壓力和清洗流速等因素的影響。

參考文獻：

[1]李德忠.反滲透技術在水處理中的應用[J].企業技術開發，2014（08）.

[2]倪國強，解田，胡宏，等.反滲透技術在水處理中的應用進展[J].化工技術與開發，2012（10）.

[3]余春燕，周華珍.反滲透在水處理技術中的應用[J].能源環境保護，2010（04）.