《SDI及其影响因素》PPT课件.ppt

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,. 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（Silt Density Index）是由ASTM（American Society for Testing and Materials）定义的。 标准号： Standard Test Method of Water, Desalination: D 4189-95.,Millipore 测试装置示意图,MF膜孔：0.45m 膜片直径：47mm 膜材料：MCE 测试压力：207 kPa (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膜，其孔径通常为0.1-0.35m；使用的UF膜，名义MW（MWCO）为20，000-500，000 Dalton（孔径为0.002-0.05m ）。二者的孔径远比标准MF膜（ 孔径0.45m ）小。而且对某些海水预处理后浊度已经接近 0 NTU，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,. 影响SDI值的因素,温度对SDI的影响,实验是用专门制备的UF处理水。 浊度低于0.01 NTU，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性MF膜，孔径仍为0.45m，对典型UF处理海水进行的测试如下表：,亲水PVDF MF膜，SDI比标准MCE ME膜低，表明此PVDF膜更具亲水性；PA MF膜的SDI亦低（虽然其Flux很小），因其孔隙率低。,由于UF预处理海水中，不存在0.1m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。,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0.001 NTU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 （MWCO 500K）最高，UF-3 （MWCO 20K）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。,. 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），对溶解有机质、化学物质、气体等的去除相对乏力，而SDI 法评价其预处理水质尚能适用，则对膜法（UF/MF）预处理，采用SDI 法评价，其准确性和可靠性应当更高。因为膜法预处理对有机物、胶体等的去除比传统预处理更有效。,海水淡化膜法预处理迅速增长，其原因在于： 去除胶体很有效； 预处理后，水中悬浮物极低，RO的通量大，设备投资低； 在某些情况下，膜法预处理可不用絮凝剂，故不需污泥处理，环境负担小； 与传统法相比，水质好且稳定，RO膜使用寿命长。,因此，针对膜法（UF）预处理海水，深入研究正确应用SDI评价方法是很重要的。,在实际应用中常提出以下问题 在膜法预处理中使用的MF膜，其孔径通常为0.1-0.35m；使用的UF膜，名义MW（MWCO）为20，000-500，000Dalton（孔径为0.002-0.05m ）。二者的孔径远比标准MF膜（ 孔径0.45m ）小。而且对某些海水预处理后，海水的浊度已经接近 0 NTU，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？,虽然SDI值容易受到诸多因素的干扰，通常所测值的唯一性并不很高，但实用意义很大。 确立SDI法是在20多年前，采用MF预示污染倾向简单方便。20多年执行以来，总的结果是安全的，因为诸多事实上的干扰因素，在多数情况下都是升高SDI值，这就迫使预处理提高要求，提高安全性。 当时在亚微尺度范围，还没有适用于各地的浊度与胶体污染之间的通用关系，故SDI就成了事实上的RO进水质量评价标准。近年来，有的国家已在SDI值与高灵敏度水表面粒子计量之间，建立了很好的表征方法，可望在RO进水质量的评价方面会有重大改进。,Masaaki Ando, Hiroshi Iwahori, et al., Peculiar or unexpected behavior of SDI of pretreated seawater for RO desalination, IDA Conference on Desalination and Water Reuse, 2003. Silt Density Index (SDI): Standa