反渗透专用阻垢剂性能评价方法的.研究

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1、【第1章综述】第1tJltjdS,1．1反渗透运用于水处理的历史和现状200多年前，当AbbetNollet观察到水可以通过覆盖在盛有酒精溶液瓶口的猪膀胱进入瓶中的时候，发现了渗透现象川【2m】。之后，VantHoff建立了稀溶液的完整理论。J．W．Oibbs提供了认识渗透压及它与其他热力学性能关系的理论f3】。1867年MoritzTaube制成了第一张合成膜。现代反渗透(RO)过程则是本世纪50年末Fofida大学和California大学对二醋酸纤维素(CA)膜研究的成果【4】。S．T．Yuster提出从膜表面撇出所吸附的纯水作为脱盐过程的可能性。60年代末期，GulfGeneral

2、Atomics与AerojetGeneral开创了RO的商业时代【510他们通过美国内政部盐水局的资金资助，开发了采用Loeb-sourirajan的二醋酸纤维素膜制成的螺旋卷式构型。同期，DuPont公司开发了中空纤维膜及其装置并使之商品化。1971年DuPont公司推出了含有几百万根不对称的芳香聚酰胺中空纤维的PermasepB．9透过器。1973年底又推出了仍采用不对称的芳香聚酰胺中空纤维的PermasepB．10透过器，它可以通过一级脱盐把海水制成饮用水。70年代中期，Dow化学公司和日本的Toyobo先后推出了三醋酸纤维素中空纤维透过器；FluidSystemsDivision与

3、FilmTec推出了螺旋卷式的聚酰胺薄膜复合膜。整个80年代为提高膜的脱盐率和通量做了大量的工作。RO在海水脱盐方面的商业应用自从1978年得到了迅速发展。建造了大规模的RO厂，并且开发出了能够耐高压的新的膜。从经济角度上看RO比传统的多级闪蒸MSF在许多地方更有竞争力。今天，RO广泛应用于电力、化工、石油、饮料、制药、电子等行业，既用于生产除盐水、饮用水，也用于废水处理、物质回收与浓缩等领域。反渗透水处理技术成功地运用于各领域，很大程度上是由于其操作的简单性和运行的经济性。RO的市场需求可望以每年约18％的速度增长[61。我国现在反渗透处理水量已经接近lO万吨／d,时．。1．2反渗透预处

4、理与膜结垢问题通常水源中含有无机和有机组分。它们可以是溶解物、胶体和简单悬浮物。【第1章综述】溶解物的总和称为总溶解固体TDS。钙、镁、溶解铁和溶解锰的总和称为总硬度。碳酸氢盐和碳酸盐和磷酸盐称为总碱度【71。反渗透系统包括水的预处理、反渗透装置处理、反渗透出水的进一步处理(简称后处理)。与其他水处理工艺选择一样，反渗透系统选择需要考虑多种因素，所不同的是反渗透对水的预处理有他特定的要求。如果没有适当的预处理，只有少数的水源适合RO处理。目前水处理科学的发展使得几乎所有的水源能得到合适的预处理。适当的预处理对反渗透长期安全运行是十分重要的。有了满足反渗透进水水质要求的预处理，就可以确保产品

5、水(渗透水)流量维持稳定：长时间维持脱盐率在某一值上：产品水的回收率可以不变；运行费用做到最低：膜使用寿命较长。具体来说，反渗透预处理是为了做到：确保膜免受机械和化学损伤，以使膜有良好的性能和足够长的使用寿命。防止膜表面上的污染，即防止悬浮杂质、微生物、胶体物质等附着在膜表面或者堵塞膜元件水流通道。防止膜表面上的结垢。反渗透装置在运行过程中，由于水的浓缩，有一些难溶盐如CaC03、CaS04、BaS04、SrS04、CaF2等沉积在膜表面上，因此要防止这些难溶盐的生成。常用的防止难溶盐沉淀的方法有：1．添加阻垢剂，2．软化：3．酸化；4．控制运转条件：5．多元处理。软化通常是采用石灰一苏打

6、，离子交换树脂喁】。也有报道用离子选择性膜。石灰苏打软化法一度曾是很受推荐的苦咸水反渗透预处理方法之一。以后人们逐渐感到其应用不便，增加后处理困难等问题。至于用离子选择性膜来软化的应用实例还很少。离子交换树脂亦有成本，再生等问题。酸化是指加入硫酸或盐酸以降低进水的碱度，使之达到某一pH值，而在此pH值下，碳酸钙将不会沉淀。但是，酸化却不能防止硫酸钙的沉淀。在不超过成垢盐溶度积的条件下运转反渗透系统，这主要是指降低系统的水回收率。这是一个省事但不经济的方法。在一些情况下，两种以上的处理方法结合起来可以取得更好的效果。添加阻垢剂以防止难溶盐成垢的方法，由于其使用方便和经济，越来越受到脱盐研究者

7、和应用者的关注和重视，并得到越来越广的应用。6【第1章综述】1．3反渗透阻垢剂的种类及其研究进展用于反渗透的阻垢剂主要有一下几类：夺羧酸聚合物类。这类阻垢剂包括有，聚丙烯酸，聚马来酸，藻朊酸及其盐类，羧甲基纤维素，聚甲基丙烯酸，氨基聚羧酸，马来酸酐和长链不饱和烃的共聚物，丙烯酸和甲叉丁二酸的共聚物，混合羧酸聚合物以及一些以聚丙烯酸为主体的其它产品。夺磷酸盐类。这类阻垢剂包括：六偏磷酸钠，三聚磷酸盐，焦磷酸盐，羟基乙叉二膦