反渗透膜污染及清洗的研究

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1、反渗透膜污染及清洗的研究【摘要】反渗透膜分离技术在水处理领域是一种新型、高效的工艺，近几年在工程中的的应用越来越广泛，但反渗透膜的污染成为了限制膜广泛使用的关键因素，及时的化学清洗可有效地恢复反渗透膜的性能、延长其使用寿命。本文介绍了反渗透膜污染的定义，污染物形成的原因，膜污染的分类，综述了膜污染影响因素、预防措施和膜污染的清洗方法。【关键词】反渗透；膜分离技术；膜污染；清洗中图分类号：K826.16文献标识码：A文章编号：自从20世纪50年代膜分离技术开始进入工业应用以来，膜分离技术被广泛应用于化工、食品、医药、环保等领域，收到了整个水处理行业的

2、青睐［1］。反渗透膜（R0）分离技术具有装置简单、组件化、能耗低、操作方便、占地面积小、适用范围广等优点［2］，在工业水处理、纯水制备、废水处理、海水淡和苦咸水淡化及某些特殊化工工程中得到了非常广泛的应用［3-5］。但由于反渗透膜污染的存在，它将影响膜的稳定运行和出水水质，同时决定了膜的使用寿命，膜污染是影响膜分离技术工程经济性和实际应用的重要原因［8］，因此膜清洗工作是保证反渗透膜在寿命期内正常运行的关键。一、反渗透膜污染及形成原因膜在使用的过程中无论日常造作如何严格，经过长期的运行以后，膜表面会产生污染和堵塞现象［7］，导致通量的递减，组件进出

3、口压差升高，尤其是对于废水、污水处理过程中的膜，污堵现象经常发生，探讨膜的污染及其清洗刻不容缓膜污染的定义膜污染是指在膜过滤过程中污水中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理、化学作用，或因为浓差极化使某些溶质在膜表面超过其溶解度及机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性发生变化的现象［8］。（二）膜污染产生的原因在反渗透膜系统运行的过程中，其污染的原因主要包括以下几方面：1、浓差极化反渗透系统中膜的选择透过性使得溶液中的水分子从高压侧穿过膜，但是溶液中的溶质分子还是保留在原溶液中，从而导致了膜的

4、表面上和膜的进口处产生了浓度差，浓度差值很高时会有一个梯度，称之为浓差极化［9］。浓差极化现象使得溶液渗透压不断增大，有效的推动力不断减小，导致膜的透水速度和脱盐率不断的下降。2、离子结垢在反渗透过程中CaS04,CaC03,BaS04,MgS04,CaF2,SiO2络合物等溶度积比较小的盐类可能会因为被浓缩后超过各自的溶度积而析出，产生了沉积物从而停留在了膜的表面上和进水通道内形成了水垢。还有铝、铁［10］或者锰的结垢化合物在文中没有列出，它们通常在和膜接触之前都已经沉淀下来，所以量很少或者直接不在膜的表面上结垢。3、有机分子的吸附通常情况下有机

5、物在膜的表面的吸附现象是影响膜的性能的非常重要的因素［11］。随着运行时间的继续，污染物在膜孔内的不断附着或者积累会使膜的孔径不断的减少，而膜阻不断的增大，这会对膜造成不可逆的伤害。即使在很低的浓度下腐殖酸等其它的天然有机物对膜渗透率的影响比粘土或其它无机胶粒超过了许多。4、生物污泥的生成进料水是造成微生物污染的主要来源，在物质传递的过程当中，微生物也同时向膜的表面进行迁移并开始大量繁殖，微生物的污染会在膜面上形成一层致密的凝胶层，同时反渗透进水前预处理时加入的阻垢剂或软水剂［12］等又能促进微生物生长。通过有效的预处理可以去除水中有机与无机的溶解

6、性物质以及颗粒物等，但可繁殖的微生物颗粒，经预处理后即使剩余量很少，利用水中可生物降解的物质还可以进行自身繁殖，这是生物污泥在任何系统中都会造成污染的主要原因之一［13］。5、胶体物的污染在地表水和地下水中都会含有硅、铁、铝、有机质等，这些物质和预处理过程中投入的助凝剂、混凝剂、阻垢剂等药剂容易形成胶体沉积，从而在膜的表面上形成胶体污染。SiO2过饱和石灰聚合能够产生硅胶或者不溶性的胶体硅从而造成膜的污染。被胶体污染的膜之所以难处理主要是因为胶体都带有同种的电荷，性质比较稳定，同时不容易沉降，容易造成膜的污染，从而导致膜的水通量下降。污染指数(SD

7、I)经常被我们用来对这种趋向进行评价［14］，当污染指数小于3的时侯，膜的表面不会产生这种污垢；反之，则会在膜的表面发生污堵。6、其他原因R0系统的运行过程中，在系统刚开始调试的阶段由于工艺设计的不恰当使得在膜壳内保存了大量的空气，当原水在高压泵的作用下瞬间的进入膜壳后，因为空气具有可压缩性在一瞬间不可能迅速排尽，当这些空气被压缩到了一定的压力时，会突然的爆破并立即释放出来，从而导致水流在膜壳内相互之间发生挤压、窜动以及撞击等现象，最终产生“水锤”［15］。水锤的危害在反渗透系统中主要表现为对膜元件造成了无法恢复的损伤。二、反渗透膜污染控制措施（一

8、）预处理的措施反渗透预处理可分为常规方法（即絮凝、沉淀、活性炭吸附、过滤及添加阻垢剂）和非常规方法，如海滩井水吸入系统（b