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反渗透膜的化学清洗

[导读]介绍了膜污染的产生、特征及化学清洗的方法;通过实例阐明在反渗透脱盐系统中,膜的污染已成为反渗透 系统长期稳定运行的最大障碍,需要有效实用的化学清洗技术实现反渗透系统的长期稳定运行.防治膜的污染是确保反渗透膜系统稳定运行的关键之一

1 引言

以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种 新型 的流体分离的单元操作技术 , 3 0 年来取得 了令 人瞩 目的巨大发展 . 已广泛应用于化工 、 食品 、 医药 、 电子等行业 . 但是膜在使用过程 中会受到污染 , 使膜 的性能下降 , 更严重时会使膜分离失去实际应用价 值而不得不更换膜元件 . 相对于最初的投资成本 中 若再增加相关仪器、 取样阀门和 清洗设备来说 , 经常 更换 R O 膜元件则显得昂贵得多 , 同时也 是一种不 必要的浪费 . 原水预处理质量的好坏 , 只能解决膜被 污染速度的快慢 问题 , 而无法从根本上解决膜污染 的间题 . 然而膜的化学清洗技术不仅可 以彻底解决 膜的污染 问题 , 而且可 以延长膜 的使用寿命 , 保证反 渗透系统稳定正常的运行 .

2 膜污 染的产生

对于分离膜技术 , 尽管选择了较合 适的膜和适 宜的操作条件 , 但是在运行过程 中仍然 会出现膜 的 透水量随运行时间增长而下降的现象 , 即膜污染 问 题必然产生. 膜污染指料液 中的某组分在膜表面 或膜孔 中沉积导致通量下降. 对于膜来说 , 一旦 料液与膜接触 , 膜污染 即开始. 膜 污染是指膜装

置在运行过程中 , 水 中污染物质没有从膜表面传质 回到进水中 , 在膜表面或膜孔中吸附 、 富集 , 使水透 过膜的阻力增加 , 妨碍了膜表面上的溶解扩散 , 膜表 面会被它截留的各种杂质所覆盖 , 从而导致膜的 产 水量和水质的下降 ; 同时 由于沉积物 占据 了盐水通 道空 间 , 膜孔也会被更细小的杂质堵塞变小 , 限制了组件中的水流流动 , 增加了水头损失 , 从而使其分离 性能下降 . 最终缩短 了膜的使用寿命 , 增加 了系统运 行成本一般认为膜的污染是造成膜组件运行失常 的主要影响因素之一 因此必须采取有效 的清洗方 法去除膜表面上或膜孔 内的污染物 .

3 清洗方案

膜的清洗方法一般包括化学清洗方法和物理清 洗方法两种 . 物理清洗方法包括水力清洗和 机械清 洗 . 而通常应用较多的是化学清洗 . 化学清洗实质上 是污染物与清洗剂之间的一种多相反应 .

3.1 常见的污染物和化学清洗剂 反渗透膜元件在一般水处理运行过程中经常会 受到在给水 中可能存在的悬 浮物质或难溶物质、 颗 粒 、 胶体 、 微生物等 的污染 , 这些污染 物中最常见 的 有无机沉积物 , 如碳酸盐垢 、 硫酸盐垢 、 金属氧化物 垢 、 硅沉积物及 有机沉积物或生物沉积物等 . 对于 反渗透的化学清洗 , 其中的主要污染物的优先次序 为 : 胶体硅 > 可吸附有机物 > 颗粒物质 (铁、 铝 的 胶体物 ) > 微生物 > 金属氧化物 . 化学清洗 剂包括 酸、 碱 、 鳌合剂 、 表 面活性剂 、 酶、消毒剂和专用清洗剂 . 常用 的有柠檬酸、 盐酸 、 氢 氧化钠 、 三聚磷酸钠 、 十二烷基笨磺酸钠 、 E D T A 等 . 由于膜污染的复杂性 , 有时清洗剂不只使用一种 , 可 以混合使用 , 也可以分开使用 .

3.2 膜污染特征及处理方法 不 同的沉积物会对膜元件性能造成不 同程度的 损害 . 反渗透膜污染是以颗粒物质 、 胶体 、 有机物或

微生物为主体的复合污染 , 不同类型污染之间相互 作用与相互促进会使膜污染变得非常复杂 . 其 中胶 体和有机物是加速促进膜污染 的重要因 素 . 根据反 渗透系统水质分析报表 、 运行操作记 录和 当前反渗 透装置的运行状况 , 首先初步判定膜污染物 的种类 , 然后通过 肉眼观察污染膜组件而进一步鉴定 , 以确 定具体的复合的污染物种类 和程度 . 通 常需要按特 定的次序使用各种不同的清洗药液进行清洗 , 比如 首先使用低 p H 值 的清洗 液除去水垢一类 的物质 ,

然后使用一种高 p H 值 的清洗液除去有机物 . 但是 , 有 时也 会首先使用高 p H 值的清洗液除去油类污 垢 , 然后再使用一种低 p H 值的清洗液 . 只要优先去 除内在的主要膜污染物 , 则次要的或鳌合的膜污染 物就会被 同时去除 , 或被后续化学清洗工艺很快地 去除 , 从而减少化学清洗的总时间 . 化学清洗是膜污 染的一个逆过程 . 选用适宜 的清洗剂与程序 即可获 得最佳的化学清洗效果 . 膜污染特征 、 复合膜的清洗 液配方及处理方法见表 1

3.3 清洗的条件 作为一般原则 , 当下列情形之一发生时应进行 清洗 :

( 1 ) 在正常压力下如产品水 流量降至正常值的 10% 一 15 % ;

( 2 ) 为维持正常的产品水流量 , 经温度校正后 的 给水压力增加 了 1 0 % 一 1 5 % ; (3 ) 产品水质 降低 1 0 % 一 巧 % ; 盐透 过率增加 10 % 一 15% ; (4 )使用压力增加 10 % 一 15% [4 3.

3.4 清洗装置系统 一般 的清洗系统 由清洗 泵、 清洗箱 、 5 一 1 0 产m 保安过滤器 、 所需的管道 、 阀门、 清洗软管和控制仪 表等组成 . 系统 图见 图 1 .


清洗效果评价 效果评价包括对产水量和 水质两部分 . 从 表 2 中数据可以看出 : 洗膜后的过滤阻力 明显下降 , 过滤 膜前后压降从洗膜前 的 12 0 一 16 0 i s P ( I i s P = 689 4 . 7 a P )降到洗膜后 的 5 5 一 9 0 s P ; i 水通量 明显提高 , 产 水量和水质都有不同程度 的提高 , 可恢复性 比较明 显 , 产水量增加 3 0 % 一 7 3 % , 电导率降低 0 . 9 一 2 . 8 邓友 n l . 特别是第五次清洗后 的效果更加明显 . 这说 明此项清洗工艺是合理可行 的 , 能够达 到预期 的 目 的 , 延长了膜的使用寿命 , 现已使用二年半 比第一批 膜多用 了 2 倍 的时间 , 节省成本费用 1 0 余 万元 . 经 过几次的探索和 实践 , 说 明此项化学清 洗的经济效 果是显著的 , 并为系统运行积累了宝贵的经验 .





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