氧化還原電位對反滲透膜的影響

張雙

摘 要：科學技術的深入發展為化工類企業的污水處理提供了新的發展契機。為了更好地對化工企業的廢污水進精細化管理，部分企業使用氧化還原電位來對廢污水處理進行有效監測。反滲透膜作為廢污水的重要過濾材質之一，不同的氧化還原電位會對反滲透膜產生不同程度地影響，鑒于此，本文主要對氧化還原電位對反滲透膜的影響進行分析和闡述。

關鍵詞：氧化還原電位;控制;監測指標;應用

氧化還原電位，英文全稱為Oxidation-Reduction Potential， ORP。是衡量個體綜合氧化還原能力的重要指標。

一、氧化還原電位的測量原理

從化學角度進行分析，氧化還原反應的本質就是化合物電子之間的轉移。一般情況下，如果某物質的電子接受能力較強，則說明其氧化性較強。在化學領域將這類物質統稱為氧化劑。如果該物質的給出電子能力較強，則稱該物質具有較強的還原能力，同理也可以將其稱為還原劑。借助氧化還原電位來衡量物質的接收電子能力時，一般都會需要先對其ORP進行測定，然后對該物質構成的電極與參比電極的電位差進行判斷和分析。舉例來說，規定的標準氫電極的電位為0，在消除液接電位的情況下，氧化還原電位和標準的氫電極電位之間會存在一個峰差數值，化學領域將該差值統一稱為ORP 值。一般情況下，都會利用ORP 儀來測量該差值。制作OPR測量電極的過程中，需要利用到一種可以用于電子交換且不會產生化學反應的物質。在測量技術發展的前期階段，往往會使用鉑和金等惰性金屬來進行電位測量。

其測量過程如下所示：首先，需要將鉑或金電極沒入到測量溶液中，此時溶液會和電極的表面產生電子轉移。其次，當電子轉移平衡后，需要對此時的電位進行測量，然后在將其和氫標準電極的電位進行比較。最后獲取到相應的電位差。由于鉑、金等金屬比較昂貴，為了節約測量成本目前多采用甘汞電極和銀-氯化銀電極進行測量。

二、反滲透膜的制備流程

反滲透膜主要由一定數量的聚砜顆粒以及N-二甲基甲酰胺制成。在實際的制作過程中，技術人員需要在恒溫60攝氏度的情況下，將分散在N-二甲基甲酰胺中的聚砜顆粒進行攪拌，直至其溶解，浸泡8小時之后，將其用400目的鋼絲網進行過濾。最后在真空條件下靜置后得到固體含量為20wt%的聚砜溶液。隨后技術人員需要在24小時以內將聚砜溶液均勻地涂抹在無紡布材料上，并且技術人員需要在恒溫20攝氏度的純水中對其進行清理，最后獲取到聚砜超濾膜。在制備聚酰胺脫鹽層的過程中，需要使用到目前較為先進的界面聚合技術。技術人員首先需配置濃度為6.0wt%間苯二胺水溶液以及濃度為0.3wt%均苯三甲酰氯環己烷溶液。在制備的過程中，技術人員還需要將面積為60平方厘米聚砜超濾膜張貼在不銹鋼片上，并放置于苯二胺溶液中浸泡一分鐘左右，浸泡結束之后，需要再次將其浸入到苯三甲酰氯溶液中，當界面聚合完成后，需要將復合反滲透膜在室溫條件下進行靜置，直到其表面的溶液完全揮發后，才能將成品反滲透膜放入純水中進行清潔。

三、氧化還原電位對反滲透膜的影響評測

為了更好地研究氧化還原電位對反滲透膜的影響，技術人員需要將反滲透膜放置于氧化還原電位不同的溶液之中，并在規定的檢測時間內進行檢測。

（一）將反滲透膜放置于氧化還原電位較低的溶液之中

為了檢驗反滲透膜在氧化還原電位較高溶液中的性質和表征，技術人員需要截取適量的反滲透膜，然后將其放置于添加抗氧化劑和還原劑的溶液之中。通過實驗可知，當反滲透膜進入溶液后，滲透膜的表面電性雖然一開始比較低，呈現負電性特征，但是在一段時間后，根據zeta 電位的數值的變化情況可知，將反滲透膜置入氧化還原電位較低的溶液后，其膜面的電位數值呈現下降態勢，且隨著浸泡時間的增加，電位數值的降幅也在增加。通過分析可知的，導致電位降低的主要原因在于膜面的帶電基團的電離度有所下降。此外，溶液對反滲透膜的浸潤能力也會對電位數值高低產生一定影響。

（二）將反滲透膜置于氧化還原電位較高的溶液之中

為了更好地檢驗不同程度的氧化還原電位對反滲透膜表征的影響，可以將反滲透膜置于氧化還原電位較高的溶液之中。比如可以將反滲透膜放置于濃度為5% 的次氯酸溶液之中進行檢驗。

通過實驗可知，在反滲透膜浸入次氯酸鈉溶液后的六小時內，滲透膜表面的電位數值由最初的-15.3mV增大至-64.7mV。數倍的電位數值上升表明氧化劑和反滲透膜發生了一定程度的化學反應，但是這類反應并不是單調的，而是一種相對復雜的反應。通過最后的檢驗可知，在最初的六小時內，次氯酸溶液可以有效清除反滲透膜表面殘留的氨基以及部分還原性基團氧化成荷負電的離子。但是如果將反滲透膜長期浸入氧化還原電位較高的溶液，可能會導致反滲透膜中的聚酰胺層在強氧化環境化學鍵斷裂。由此可知，如果想要提高反滲透膜的質量，一定要嚴格控制水中的氧化物含量。

（三）將反滲透膜置于氧化還原電位一般的溶液之中

為了檢驗反滲透膜在普通溶液中的特征，技術人員還可以將反滲透膜置于甲醇、乙醇等氧化還原電位一般的溶液之中，然后檢驗此類溶液對反滲透膜的影響。通過實驗可知，在反滲透溶液被浸入甲醇和乙醇值之后，其膜片的通量隨著浸泡時間的增加逐漸減弱。但是將反滲透膜浸入異丙醇溶液后，其膜片的通量不升反降。由此可以推斷，當反滲透膜被浸入乙醇和甲醇溶液后，其表面電位減弱，從而導致反滲透膜的親水性降低，由此導致膜片的通量降低。此外，經過醇類溶液處理后，反滲透膜的脫鹽率也有所變化，據實驗可知，經過醇類溶液處理后的反滲透膜，其脫鹽率和初始值相比有所減弱。其中經過甲醇溶液處理的反滲透膜脫鹽率變化數值最大。在同等的處理時間內，甲醇處理反滲透膜的脫鹽率數值降幅高達1.36%，而相應乙醇和異丙醇分別為0.57%和0.28%。

同時，還對其他醇類溶液對反滲透膜的性能的影響進行了分析。技術人員采用純乙二醇和濃度為50%乙二醇水溶液來進行試驗，結合試驗結果可知，以上兩種溶液都可以在一定程度上提高反滲透膜的通量，且濃度較低的乙二醇溶液還可以大幅提高反滲透膜的脫鹽率。

四、總結

通過大量的實驗分析可得出以下結論：第一，氧化還原電位數值較低的溶液可以有效弱化反滲透膜表面的zeta電位，電位數值的變化情況隨著處理時間的增加不斷變化。

第二，氧化還原電位較高的溶液如次氯酸溶液，可以大幅提高反滲透膜表面的電位，電位的數值高低和氧化時間有關，呈先上升后減弱態勢。在前期處理的6個小時以內，電位數值達到頂峰。

第三，醇類物質可以大幅減弱反滲透膜的通量，但是異丙醇不同，異丙醇溶液可以提升反滲透膜的通量。

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