海水淡化反渗透膜元件对硼元素b的去除

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1、海水淡化反渗透膜元件对硼元素B的去除   1   前言   利用反渗透技术进行海水淡化正持续上升地被应用，其获得的水正应用于工业、农业和生活饮用水等领域。海水中的总溶解固体含量（TDS）从墨西哥湾的30000mg/L到波斯湾的45000mg/L。海水中总溶解固含量（TDS）中高成分主要有钠、氯和其它单价和两价的离子，它们都较容易被反渗透膜脱除。但其中约5mg/L的硼，由于其大小和带电程度不容易被其脱除。近年来，由于硼对农业负面影响，我们已逐渐关注其浓度低到1mg/L。另外，硼对人类健康的影响虽然未完全确认，但世界卫生组织（WTO）已经推荐硼在饮用水

2、中的最高值为0.5mg/L。   美国海德能公司的海水淡化反渗透膜对硼典型脱除率约为92—93%（测试条件不同，结果也会变化）。在通量为8GFD（14LMH）条件下，典型系统的硼脱除率约为80—86%。该公司的海水淡化反渗透膜元件，不论从测试性能还是实际工程中的表现，都展现出其无可比拟的优势。海水淡化膜性能比较参见下表：                     标准测试条件下不同型号海水淡化膜元件的性能   膜型号       标准产水量，GPD     公称脱盐率，%     脱硼率，%   SWC3+          7000        

3、  99.80               92  SWC4+          6500             99.83               93   SWC5           9000             99.83               92（标准测试条件：测试NaCl溶液的浓度为32000mg/L；回收率：10%；温度：25℃；pH=7.0；压力：800psi；硼浓度：5mg/L。）   和其他的离子成分一样，硼的脱除率也受各种操作条件的影响，例如：温度、水通量和原水的离子强度。其中，对硼的脱除效果影响最大的就是p

4、H值。上表中的数据就是在pH值等于7的中性条件下得到的。这与很多其他的反渗透膜元件制造商提供pH=8、9或10时的脱硼率数据是不同的，这是因为脱硼率随着pH值的升高而增大。   硼在水中主要以硼酸，B（OH）3，的形式存在。硼酸是一种极弱的酸，其离子平衡方程式如下：               B（OH）3    ＋   H2O   =   H+    ＋   B（OH）4-   硼酸分子不带电荷且水合分子半径较小，这些性质导致反渗透膜元件对硼的脱除率较低。但在高pH值时，硼以硼酸根离子，B（OH）4-，的形式存在，由于其得到一个电子，使得水合离子

5、半径增大且带有负电荷，反渗透膜对它的脱除率非常高。这就是为什么在高pH值时，反渗透膜元件可以脱除更多的硼（当pH=10时比pH=7时，对硼的脱除率约高出6—8个百分点）。   除了在测试条件下考察反渗透膜元件对硼的脱除率，海德能公司还在很多现场进行了针对真实海水的脱硼试验，下表列出了不同海域表现出的硼脱除率：     海域     给水pH值     水温，℃   回收率，%    水通量，GFD    脱硼率，%    地中海      6.9         24        49             8.1               

6、89   太平洋     7.7          22.2        50             7.8              85   墨西哥湾      6.6        34.3       61            8.8              78    地中海      6.6          21        40             7.2             90  2   大型海水淡化系统脱硼实例   世界第一个大型、对脱硼有限定的商业化反渗透系统位于在地中海塞浦路斯的Larnica海水淡化厂，

7、产能为50000m3/d。自2001年3月成功投运以来，美国海德能公司的SWC3反渗透膜元件所生产的饮用水，其硼含量都低于1mg/L的合同要求。SWC3海水淡化反渗透膜元件在Larnica海水淡化厂提供了最佳的性能。该系统于IDE和海德能公司共同设计，其系统包括分裂式部分二级系统，用以处理约25%的第一级产水，从而保证当水温在升高到30℃时，仍能确保规定的产水含硼量。   在系统的设计时，当需要考虑产水中硼的浓度必须低于世界卫生组织0.5mg/L的要求时，应该采用具有高脱硼率的海水淡化反渗透膜元件。但是，尽管SWC系列海水淡化反渗透膜元件具有较高的

8、脱硼率，但是在一些高温条件时，单单采用一级海水淡化膜元件还不足以稳定的制取合格的淡水。为此，美国海德能公司做了大量的试验研