反渗透加药工作原理

1、反渗透加药的工作原理各种原水都含有一定浓度的悬浮固体和可溶性物质。悬浮物主要是无机盐、胶体、微生物、藻类和其他生物颗粒。可溶性物质主要是可溶性盐(如氯化物)和不溶性盐(如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐)、金属氧化物、酸和碱等。在反渗透过程中，进水水量减少，悬浮颗粒和可溶性物质浓度增加。悬浮颗粒将沉积在膜上，堵塞进水通道并增加摩擦阻力(压降)。当不溶性盐超过饱和极限时，会从浓水中沉淀出来，在膜表面形成水垢，降低反渗透膜的通量，增加操作压力和压降，导致产品水质下降。这种在膜表面形成沉积物的现象称为膜污染，膜污染的结果是系统性能的降低。原水进入反渗透膜系统前必须进行预处理，以去除可能污染反渗透膜的悬浮物、溶

2、解性有机物和过量不溶性盐类成分，从而降低膜污染倾向。进水预处理的目的是改善进水水质，保证反渗透膜的可靠运行。原水预处理的效果反映出总悬浮固体、总有机碳、化学需氧量、生化需氧量、大规模集成电路和铁、锰、铝、硅、钡、锶等污染物的绝对值均有所降低，详见前一章。SDI是表征膜污染趋势的另一个重要水质指标。通过预处理，除了将上述指标降低到反渗透膜系统的进水要求范围外，尽可能降低SDI也很重要，理想的SDI(15分钟)值应小于3。5.1化学预处理为了提高反渗透系统的运行性能，可以在进水中加入以下化学物质：酸、碱、杀菌剂、阻垢剂和分散剂。1添加酸-防止结垢可以向进水中加入盐酸和硫酸来降低酸碱度。硫酸价格便宜

3、，不冒烟，不会腐蚀周围的金属部件，膜对硫酸根离子的去除率高于氯离子，所以硫酸比盐酸更常用。不含其他添加剂的工业级硫酸适用于反渗透，商品硫酸有20%和93%两种浓度规格。93%的硫酸也称为66波美度硫酸。稀释93%硫酸时要小心。稀释至66%时加热可将溶液温度升至138。必须在搅拌下将酸缓慢加入水中，以避免水溶液的局部加热和沸腾。当硫酸钙或硫酸锶可能结垢时，主要使用盐酸。硫酸的使用会增加反渗透进水中硫酸根离子的浓度，这将直接导致硫酸钙结垢趋势的增加。工业级盐酸(不含添加剂)购买非常方便，商品盐酸一般含量为30-37%。降低酸碱度的主要目的是降低反渗透浓水中碳酸钙的结垢趋势，即降低朗缪尔指数。大规模

4、集成电路是碳酸钙在低盐度微咸水中的饱和度，表明碳酸钙有结垢或腐蚀的可能性。大规模集成电路是反渗透水化学中判断碳酸钙是否结垢的重要指标。当大规模集成电路为负时，水会腐蚀金属管，但不会形成碳酸钙垢。如果大规模集成电路是阳性，水没有腐蚀性，但碳酸钙结垢将会发生。大规模集成电路从碳酸钙的饱和酸碱度中减去水的实际酸碱度。碳酸钙的溶解度随温度的升高而降低(釜中的垢是这样形成的)，随酸碱度和钙离子浓度即碱度的增加而降低。通过向反渗透进水中注入酸(通常是硫酸或盐酸)，即降低酸碱度，可以降低大规模集成电路的值.反渗透浓水的推荐大规模集成电路值为0.2(表明浓度比碳酸钙的饱和浓度低0.2个酸碱度单位)。聚合物阻垢

5、剂也可用于防止碳酸钙沉淀。一些阻垢剂供应商声称碱的添加在一级反渗透中较少使用。向反渗透进水中注入碱液以提高酸碱度，一般只使用氢氧化钠作为碱剂，这种碱剂易于购买且易溶于水。一般来说，不含其他添加剂的工业级氢氧化钠可以满足需要。商用氢氧化钠包含100%片状苛性钠和20%和50%液体苛性钠。当加入碱来提高酸碱度时应注意，这将增加大规模集成电路和降低碳酸钙和铁和锰的溶解度。最常见的加碱应用是二次反渗透系统。在二级反渗透系统中，一级反渗透产生的水作为原水供应给二级反渗透。两级反渗透对一级反渗透产生的水进行“抛光”，二级反渗透水的水质可达4兆欧。向二级反渗透进水中添加碱有四个原因：A.在pH8.2以上，所

6、有的二氧化碳都转化为碳酸根离子，可以通过反渗透去除。然而，二氧化碳本身是一种气体，它可以自由进入反渗透产生水和渗透物，导致下游离子交换床的抛光处理负荷不当。B.某些有机碳成分在高酸碱度下更容易去除C.在高酸碱度下(尤其是高于9)，二氧化硅的溶解度和去除率较高。D.在高酸碱度下(尤其是高于9)，硼的去除率较高。有一种添加碱的特殊情况，通常被称为HERO(高效反渗透系统)工艺，该工艺将进水的酸碱度调节至9或10。一级反渗透用于处理微咸水，微咸水在高酸碱度下会产生污染问题(如硬度、碱度、铁、锰等)。)。预处理通常采用弱酸阳离子树脂体系和脱气器来去除这些污染物。3脱氯剂-消除余氯反渗透和纳滤膜进水中的

7、游离氯应降至0.05ppm以下，以满足聚酰胺复合膜的要求。除氯有两种预处理方法：颗粒活性炭吸附和还原剂如亚硫酸钠。活性炭过滤器一般用于小型系统(50-100 gpm)，投资成本合理。建议使用酸洗的优质活性炭去除硬度和金属离子，细粉含量应很低，否则会造成膜污染。新安装的碳过滤材料必须完全冲洗，直到碳粉完全清除，这通常需要几个小时甚至几天的时间。我们不能依靠5m安全过滤器来保护反渗透膜免受碳粉污染。碳过滤器的优点是可以去除会造成膜污染的有机物，而且处理所有进水比添加化学物质更可靠。然而，其缺点是碳将成为微生物的饲料，并在碳过滤器中滋生细菌，导致反渗透膜的生物污染。亚硫酸氢钠是大型反渗透装置的典型还

8、原剂。将固体焦亚硫酸钠溶于水中制成溶液，市售焦亚硫酸钠的纯度为97.5-99%，干贮期为6个月。SBS溶液在空气中不稳定，会与氧气发生反应，因此建议2%溶液的使用寿命为3-7天，小于10%溶液的使用寿命为7-14天。理论上，1.47ppm的SBS(或0.70ppm的焦亚硫酸钠)可以减少1.0ppm的氯。在设计中，考虑到工业苦咸水系统的安全系数，SBS的添加量设定为1.8-3.0 ppm/1.0 ppm氯。SBS的注入口应在膜元件的上游，设置的距离应保证进入膜元件前的反应时间为29秒。建议使用合适的在线搅拌设备(静态混合器)。SBS脱氯反应：Na2S2O5(焦亚硫酸钠)H2O=2亚硫酸氢钠(亚硫

9、酸氢钠)亚硫酸氢钠=硫酸氢钠盐酸亚硫酸氢钠Cl2 H2O=亚硫酸氢钠2HCl采用SBS脱氯的优点是投资少于大型系统中的碳过滤器，反应副产物和残留的SBS容易通过反渗透去除。SBS脱氯的缺点是需要手动混合小体积的试剂，当脱氯系统没有设计足够的监测和控制仪器时，会增加氯对膜的威胁。此外，在少数情况下，进水中有降硫细菌，亚硫酸将成为细菌营养，帮助细菌繁殖。丁苯橡胶通常在浅水厌氧井水中发现脱氯过程的监测可采用游离氯监测仪监测残留亚硫酸盐的浓度，也可采用氧化还原电位监测仪。推荐的方法是监测残留亚硫酸盐的浓度，以确保有足够的亚硫酸盐来减少氯。大多数商用氯气监测器的监测浓度为0.1ppm，这是CPA膜余氯的

10、上限。用氧化还原电位仪直接监测亚硫酸盐浓度的方法不可靠，而且这种测量水中氧化还原电位的仪器的基线变化难以预测。CPA膜的耐氯性约为1000-2000ppm小时(盐渗透性加倍)，1000-2000 ppm小时相当于在0.038ppm余氯下运行3年。应该注意的是，在某些情况下，发现由于温度(高于90华氏度)、酸碱度(高于7)和过渡金属(如铁、锰、锌、铜、铝等)的存在，耐氯性将大大降低。)。CPA膜的氯胺抗性约为50，000-200，000ppm小时(盐渗透率明显增加)，相当于反渗透进水中氯胺的1.9-7.6 ppm，膜可运行3年。同样，随着温度的升高、酸碱度的降低和过渡金属的存在，膜的氯胺抗性也会

11、发生变化。在加利福尼亚的一个三级污水处理厂，发现在氯胺浓度为6-8 ppm的进水条件下，膜脱盐率在2-3年内从98%下降到96%。设计人员应注意氯胺化后的脱氯。氯胺是氯和氨混合的产物，游离氯对膜的降解作用比氯胺强得多。如果氨不足，就会有游离氯。因此，使用过量的氨非常重要，系统监控应确保这一点。4阻垢剂和分散剂许多阻垢剂制造商可以提供各种阻垢剂和分散剂来改善反渗透和纳滤系统的性能。阻垢剂是一系列用于防止结晶矿物盐沉淀和结垢的化学品。大多数阻垢剂是特殊的有机合成聚合物(如聚丙烯酸、羧酸、聚马来酸、有机磷酸酯、聚膦酸酯、膦酸酯、阴离子聚合物等)。)，这些聚合物的分子量范围为2000至10000道尔顿。反渗透系统的阻垢剂技术是从冷却循环水和锅炉