《阻垢机理》word版

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3、料、钢铁、电子、市政、环保等行业，反渗透技术应用越来越广泛。反渗透技术由于浓缩倍率高，在运行过程中易造成膜污染，从而导致系统供水压力和清洗频率增加，产水量或脱盐率下降，甚至使膜元件提前报废。为确保反渗透系统经济、安全、稳定的运行，除了可靠的工艺设计、优质膜元件的选择和完善的运行管理外，选择添加合适的阻垢/分散剂以及杀菌剂防止膜污染是目前常用的技术处理手段。阻垢剂分类    阻垢剂可按照多种方法进行分类。    根据使用效能，阻垢剂可分为普通阻垢剂和高效阻垢剂。普通阻垢剂用于浓缩倍率低一些的应用场合；而高效阻垢剂则用于浓缩倍率很高的应用场合，比如RO/NF系统，浓缩倍率常常达到4

4、倍甚至更高，浓缩后的水极不稳定，有很强的结垢倾向。因此，膜系统一般推荐使用高效阻垢剂，在膜系统中使用普通阻垢剂经实践证明很不安全。    高效阻垢剂根据pH值的不同，又可分为酸性和碱性阻垢剂。无论是酸性还是碱性，其阻垢效率的高低，取决于阻垢剂本体对水中结垢离子有效的螯合增溶作用、晶格畸变作用以及吸附与分散作用。阻垢剂溶液呈酸性或碱性，是本体在水溶液中以有机酸或其钠盐形式表现的结果。它的酸碱性并不决定其阻垢性能的好坏。至于碱性阻垢剂能改变给水的pH值，将给水的LSI值提高，造成CaCO3结垢的说法，有夸大之虞。这是因为反渗透系统的投加量非常小，一般控制值为2~3mg/L（以标准液

5、计），而水中含有大量HCO3－物质，实属典型的缓冲溶液，如此小的剂量不可能明显改变原水的pH值，不足为虑。而某些碱性阻垢剂成分更稳定，阻垢性能更好。阻垢原理无机垢的形成过程可分为下面3个步骤：    ●形成过饱和溶液；    ●生成晶核；    ●晶核成长，形成晶体。    这3个步骤中有一个遭到破坏，结垢过程即被减缓或抑制。阻垢剂的作用就是有效阻止这些步骤中的一个或几个，以达到阻垢目的。阻垢剂干扰晶体生长的机理有如下几种说法：    1．螯合增溶作用    螯合增溶作用是指阻垢剂与水中Ca2＋、Mg2＋、Sr2＋、Ba2＋等高价金属离子络合成稳定的水溶性螯合物，使水中游离态钙

6、、镁离子的浓度相应降低，这样就好像使CaCO3等物质的溶解度增大了，本来会析出溶液的CaCO3等物质实际上没有形成沉淀。    所谓阈限效应阻垢是指只需向溶液中加入少量的阻垢剂，就能稳定溶液中大量的结垢离子，它们之间不存在严格的化学计量关系，当阻垢剂的量增至过大时，其稳定阻垢作用并无明显改进。    2．晶格畸变作用    晶体正常形成的过程是微粒子（离子、原子或分子）根据特定的晶格方式进行十分有规则的排列，从而形成外形规则、熔点固定、致密坚固的物质结构。所谓晶格畸变是指在晶体生长的过程中，常常会由于晶体外界的一些原因，而使得晶体存在空位、错位等缺陷或形成镶嵌构造等畸变，其结果

7、使同一晶体的各个晶面发育不等。晶体中这种局部组分的差异会导致晶体内部的应力，晶体本身与镶嵌物质膨胀系数的不同也会导致应力。这些应力使晶体不稳定。当环境发生某些变化时，大晶体便会碎裂成小晶体。    阻垢剂分子由于吸附在位于晶体活性生长点的晶格点阵上，使晶体不能按照晶格排列正常生长，使晶体发生畸变，使晶体的内部应力增大导致晶体破裂，从而防止微晶沉积成垢，达到阻垢目的。其过程见下图所示：            晶体生长过程阻垢剂对晶体生长的影响        3．吸附与分散作用    阻垢分散剂