浅谈反渗透技术在超纯水处理中的应用

1、    浅谈反渗透技术在超纯水处理中的应用    李建明摘 要：本文主要介绍了在超纯水处理系统中起重要作用的反渗透生产工艺技术，以及影响反渗透膜性能的主要因素和改善措施。并结合合肥彩虹蓝光科技有限公司的超纯水处理系统浅述了反渗透技术在超纯水处理中的应用。关键词：纯水处理，反渗透，回收率正文：与传统的纯水相比，超纯水不仅关注去除水中的溶解电解质，还关注于去除水中的有机物、溶解氧、细菌以及微小颗粒等杂质。随着半导体元器件的集成度的不断提升，生产的工艺步骤越来越多，元件被重复清洗，对作为清洗介质的超纯水的要求越来越高，如果超纯水品质达不到要求，其本身对器件就是

2、一种污染，更谈不上清洗。作为制造超纯水的原水通常含有电解质、有机物、悬浮物、微生物以及溶解性气体等杂质，任何一种单一的处理手段都难以将所有的污染物全部去除，为了有效去除各种杂质，需要各种处理手段的综合运用。其中，反渗透膜处理可起到非常重要的作用。1 反渗透的原理利用超静压力泵高压渗透，使水分子和离子态的矿物质元素，通过一层逆渗透膜，而溶解在水中的绝大部分重金属、有机物以及细菌、病毒等，则无法透过 逆渗透膜被截留。以逆渗透原理，将水中所含不纯物质如热原、滤过性病毒、细菌、毒素、化合物、重金属（砷、钴、镉、汞等）有毒物质、金属、盐类、游离子等危害人体健康的物质，逆渗透膜使杂质与纯水隔离，并制造出纯

3、净水。ro膜采用先进的逆渗透进水系统，同时设计了预处理和后处理，对原水进行深度处理，脱盐率达到99%以上。2 反渗透在超纯水处理中的应用2.1 反渗透系统相关设备的选用根据合肥彩虹蓝光科技有限公司的水质情况，为确保系统的长期平稳运行，我们选用了贝尔反渗透压力容器、陶氏反渗透膜、格兰富高压水泵和进口水质监测仪表，以及其他一些国产的设备。在运行控制方面，以反渗透系统为独立的单元进行自动运行控制，并安装了电导率报警、产水负压和高压泵高低压保护等装置。该系统还可以采取手动控制，以便系统的调试和维修。2.2 预处理系统反渗透膜对进水水质有一定的要求，由于水中所含的胶体、微生物、无机盐等悬浮物和各种溶解性

4、物质在反渗透过程中随水的体积减少，其浓度随之增加 ， 导致悬浮物在膜上逐渐沉积，进而堵塞进水通道，增加阻力；而溶解性物质达到饱和浓度后会在膜表面结垢，阻止水分子的通过，使运行压力和压差增大，还将导致透盐率的升高。我们经过对合肥彩虹蓝光科技有限公司的水质进行分析后，采用了以石英砂和无烟煤为滤料的多介质过滤器和以活性炭为滤料的活性炭过滤器的预处理方式。并加装了naclo和絮凝剂投加装置，来增加过滤效果，达到预处理后的sdi值5，满足ro进水要求。2.3 反渗透系统2.3.1 反渗透膜概况合肥彩虹蓝光科技有限公司采用了两级两段法来设计，反渗透装置总共有四套，共使用了240支膜元件，分装在40个ro压

5、力容器中，每个压力容器填装6支膜。每套产能54t/h， 其排列方式为一级两段式，比例为6/4，其中一段有6支膜壳，二段有4支膜壳。每套反渗透设计回收率为75%，每套进水流量为72m3/h，运行压力为1015bar，水温为1623，产水电导率10?s/cm.2.3.2 反渗透膜性能的主要影响因素反渗透的主要指标就是产水流量和脱盐率，它们又受进水水质条件和运行参数的影响，运行参数主要包括进水压力和回收率等，在反渗透装置运行过程中发现主要有以下因素影响其性能。（1）膜被污染及侵蚀。 当进水通过膜过滤时，进水中的悬浮性固体、胶体和可溶性高分子物会因被浓缩而聚集在膜的表面，使膜受到污染。此外，在膜界面上

6、被浓缩了的进水中含有的微生物会因新陈代谢而在膜表面产生一种絮状粘液，从而导致膜的侵蚀。（2）膜的浓差极化。 在分离过程中，由于水的不断透过，膜界面附近溶质的浓度一般都高于主体溶液中溶质的浓度，从而行成了膜的浓差极化，严重时，溶质还会以固体形式析出。浓差极化容易导致膜通量或分离率的下降。（3）膜本身的恶化。 膜本身的恶化包括膜的化学变化和膜形态结构的变化。膜化学变化主要是由于膜材料中含有一些容易水解的化学基团，在进水的温度、ph值等因素的影响下发生水解、氧化或降解，从而改变了膜的性能。2.3.3 改善反渗透膜性能的措施（1）控制进水的温度任何一种膜材料都有一个适宜的使用温度范围。一般在规定的范围

7、内，提高进水的温度有利于提高膜的透水速度，但是超过了膜材料最高允许的使用温度，膜本身会加快水解速度，从而造成膜结构不可逆变化。此外，较高的水温还会加速细胞的繁殖，使膜材料更容易受到细菌侵蚀。因此，当进水超过最高允许使用温度时，要采取降温措施，但当进水温度过低时，膜的水通量会下降。考虑到各方面的因素，我们在反渗透前端加了一套热交换器来控制进水温度，一般把进水温度控制在2225范围内。（2）控制进水的ph值膜材料都存在着一个适宜的ph值范围。当进水ph超过了膜允许的ph值范围，膜材料便容易水解或降解。因此，对进水的ph值进行适当的调整是非常必要的。我们在反渗透进水端加了一套酸碱加药点来调节进水的p

8、h，并安装有ph仪表实时监测进水的ph值。将进水ph控制在89范围内。3、反渗透膜运行中注意事项反渗透系统在投运及停运时必须严格按照操作程序执行，防止急启急停压力冲击，运行过程中保证加入的还原剂、阻垢剂以及碱量达标，否则长时间在非正常介质环境下运行会对膜本身造成不可逆转损伤。在正常运行一段时间以后，进水中可能存在悬浮物和各种盐类还将污染反渗透膜元件，污染性质和速度取决于进水水质和系统回收率等因素。当反渗透系统出现以下状况时需要进行化学清洗：（1）在正常进水压力下，产水量较正常值下降10%15%；（2）产水水质降低10%15%，即电导率升高10%15%；（3）供水压力增加10%15%；（4）系统

9、各段压差明显增加。以上现象只要出现一种，均应立即查明原因，如需清洗应严格安装厂家的操作规程执行。4、反渗透系统运行效果跟踪本系统运行3年多来为合肥彩虹蓝光科技有限公司的芯片生产线提供了充足合格的超纯水，反渗透运行参數比较见表1.表1 反渗透膜运行参数日 期 进水压力/mpa 脱盐率/% 产水量/（m3/h） 回收率/%2012.10 1.20 99.2 56 772013.10 1.30 98.8 55 762014.10 1.35 98.3 52 74本系统运行3年多来，脱盐率和产水量等性能保持良好，虽然进水压力有所提高，但其幅度还在理想范围内。本系统的长期稳定运行与严格遵守操作规程，尤其是严格控制预处理质量关和回收率的合理控制密不可分，为合肥彩虹蓝光科技有限公司的节能减排、提高经济效益做出了重要贡献。结 论：在半导体行业的超纯水处理系统中，采用反渗透膜法生产工艺进行初级处理对不管