SDI及其影响因素

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1、反渗透海水淡化淤塞指数SDI及其影响因素王世昌天津大学Ⅰ.反渗透进水SDI值SDI是水中微粒和胶体浓度的一种量度。反渗透进水预处理过程中，采用SDI来评价预处理水的质量，或预测反渗透膜污染的危险趋势。SDI（SiltDensityIndex）是由ASTM（AmericanSocietyforTestingandMaterials）定义的。标准号：StandardTestMethodofWater,Desalination:D4189-95.Millipore测试装置示意图MF膜孔：0.45μm膜片直径

2、：47mm膜材料：MCE测试压力：207kPa(30psi),G水温：两次计流量时温差不大于1℃式中，——最初收集500ml水样所需时间，s——继续出水15分钟后，再次收集500ml水样所需时间，s——在第一次收集水样之后，继续出水的时间,在此采用15分钟，则T15=15.按照ASTM的定义，第一次收集水样之后继续出水的时间也可定为5分钟或10分钟。现在一般都采用15分钟。针对不同的膜材料，目前国内对卷式膜和中空纤维膜分别提出的SDI15建议值如下：在实际应用中常提出以下问题：在膜法预处理中使用的MF

3、膜，其孔径通常为0.1-0.35μm；使用的UF膜，名义MW（MWCO）为20，000-500，000Dalton（孔径为0.002-0.05μm）。二者的孔径远比标准MF膜（孔径0.45μm）小。而且对某些海水预处理后浊度已经接近0NTU，然而按上述标准方法测得的SDI值却很高，有时还越来越高，这是何因？SDI法最初是针对传统预处理工艺提出的，近十年来膜法预处理大量采用，有无什么问题？哪些物化条件影响SDI值的准确性？温度pH值余氯与化学药剂膜材料亲水性溶解有机物气泡Ⅱ.影响SDI值的因素温度对SD

4、I的影响实验是用专门制备的UF处理水。浊度低于0.01NTU，图中示出SDI值随温度升高而升高。膜的通量都随温度升高而增加。对于MF测试装置，在15分钟较高温度下的测试，MF捕集的污染物量也必然大于低温时的捕集量，因而SDI15升高。pH对SDI的影响在UF预处理水中溶解物为Ca、Mg离子，pH值由中性提高到8以上，则有胶体和沉积产生的倾向。对于Fe离子，pH小于7后，有利于阻止Fe(OH)3的生成。余氯与化学药剂的影响SDI值增加的因素（以UF预处理海水测试）膜材料亲水性的影响分别采用亲水性和疏水

5、性MF膜，孔径仍为0.45μm，对典型UF处理海水进行的测试如下表：亲水PVDFMF膜，SDI比标准MCEME膜低，表明此PVDF膜更具亲水性；PAMF膜的SDI亦低（虽然其Flux很小），因其孔隙率低。亲疏水性膜示意图由于UF预处理海水中，不存在0.1μm以上的微粒，表明使SDI升高的物质不被亲水PVDF膜截留，但可被疏水PVDF膜和PTFE膜截留；对于亲水PVDF膜，比标准MF孔径小的微粒不被吸附，水中微粒即随水通过；对于疏水PVDF膜、PTFE膜，即使很小的微粒几乎都吸附于微孔结构上，而不能通过

6、。海水中有机物的影响检测表明，对于开放海域的海水，浊度很低，SDI值也低，二者一致性很好。而对于富营养化的封闭海域，即使浊度很低，SDI值却较高。溶解有机物影响实验，是取某封闭海域的海水，用3种UF膜进行预处理，预处理后水中浊度都非常低，达到0.001NTU以下，但含有较多天然有机物（NOM）。溶解于水中的天然有机物被认为具有部分疏水性。标准SDI15仪测试结果分别示出。1。3种分子量UF膜预处理水的SDI15值在开始阶段都很好（SDI15<3），这是由于溶解的NOM吸附到UF膜上，则水中NOM自然减

7、少。2。经过最初几天NOM突破之后，切割分子量大的膜（疏松膜）SDI15逐渐升高。因此溶解有机物会导致SDI增加。3。NOM如果是腐质酸类，其分子量会分布在一个很宽的范围。则3种UF海水中有不同的腐质酸浓度，故UF-1（MWCO500K）最高，UF-3（MWCO20K）最低。这就反映到SDI15值测试结果。气泡的影响UF预处理海水在不同位置取出的水样，其SDI值往往不同。下表反映了从UF后和从高压泵（6MPa）后取样的SDI测定结果。这种现象同样出现在传统预处理（DMF）中。这是由于UF预处理水中微气

8、泡吸附在SDI测定仪的MF膜造成的。对UF预处理海水进行脱气处理后的SDI15，与高压泵（6MPa）后水样SDI15的比较为下表。数据表明，脱气处理与海水加压，二者测出的SDI15，比通常取样测定的“标准值”小了很多，这实际上是消除了气泡对SDI测定值的影响。Ⅲ.对SDI评价法的思考SDI评价方法，从其设计思想来看，更多的成分是表征浊度、微粒的影响，对于溶解有机质、化学物质、气体以及某些胶体在不同条件下的影响的表征尚显不足。传统预处理法（DMF），对