反滲透膜的評價指標及影響因素

02-12

反滲透膜的評價指標及影響因素

一、評價指標 一般說來，反滲透膜應具備以下性能： ①單位面積上透水量大，脫鹽率高； ②機械強度好，多孔支撐層的壓實作用小； ③化學穩定性好，耐酸、鹼腐蝕和微生物侵蝕； ④結構均勻，使用壽命長，性能衰降慢； ⑤制膜容易，價格便宜，原料充足。因此對反滲透膜的評價指標可以從以下幾個方面分析：

1、脫鹽率和透鹽率 脫鹽率――通過反滲透膜從系統進水中去除可溶性雜質濃度的百分比。　透鹽率――進水中可溶性雜質透過膜的百分比。　脫鹽率＝(1－產水含鹽量/進水含鹽量)×100％　透鹽率＝100％－脫鹽率反滲透膜元件的脫鹽率在其製造成形時就已確定，脫鹽率的高低取決於反滲透膜元件表面超薄脫鹽層的緻密度，脫鹽層越緻密脫鹽率越高，同時產水量越低。反滲透對不同物質的脫除率主要由物質的結構和分子量決定，海德能反滲透膜元件對高價離子及複雜單價離子的脫除率可以超過99％，對單價離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫除率稍低，但也超過了98％；對分子量大於100的有機物脫除率也可達到 98％。

2、產水量（水通量） 產水量（水通量）――指反滲透系統的產能，即單位時間內透過膜水量，通常用噸/小時或加侖/天來表示。滲透流率――滲透流率也是表示反滲透膜元件產水量的重要指標。指單位膜面積上透過液的流率，通常用加侖每平方英尺每天（GFD）表示。過高的滲透流率將導致垂直於膜表面的水流速加快，加劇膜污染。

3、回收率 回收率－－指膜系統中給水轉化成為產水或透過液的百分比。膜系統的回收率在設計時就已經確定，是基於預設的進水水質而定的。回收率通常希望最大化以便提高經濟效益，但是應該以膜系統內不會因鹽類等雜質的過飽和發生沉澱為它的極限值。回收率＝（產水流量/進水流量）×100％

二、反滲透的影響因素 反滲透膜的水通量和脫鹽率是反滲透過程中關鍵的運行參數，這兩個參數將受到壓力、溫度、回收率、給水含鹽量、給水PH值因素的影響。 1、進水壓力 　進水壓力本身並不會影響鹽透過量，但是進水壓力升高使得驅動反滲透的凈壓力升高，使得產水量加大，同時鹽透過量幾乎不變，增加的產水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當進水壓力超過一定值時，由於過高的回收率，加大了濃差極化，又會導致鹽透過量增加，抵消了增加的產水量，使得脫鹽率不再增加。 2.、進水溫度 溫度對反滲透的運行壓力、脫鹽率、壓降影響最為明顯。溫度上升，滲透性能增加，在一定水通量下要求的凈推動力減少，因此實際運行壓力降低。同時溶質透過速率也隨溫度的升高而增加，鹽透過量增加，直接表現為產品水電導率升高。溫度對反滲透各段的壓降也有一定的影響，溫度升高，水的粘度降低，壓降減少，對於反滲透膜的通道由於污堵而使湍流程度增強的裝置，粘度對壓降的影響更為明顯。反滲透膜產水電導對進水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加，水通量也線性的增加，進水水溫每升高1℃，產水通量就增加2.5％～3.0％；其原因在於透過膜的水分子粘度下降、擴散性能增強。進水水溫的升高同樣會導致透鹽率的增加和脫鹽率的下降，這主要是因為鹽分透過膜的擴散速度會因溫度的提高而加快。 3、進水pH值 各種膜組件都有一個允許的pH值範圍，進水pH值對產水量幾乎沒有影響；但是即使在允許範圍內， PH值對脫鹽率也有較大影響，一方面pH值對產品水的電導率也有一定的影響，這是因為反滲透膜本身大都帶有一些活性基團，pH值可以影響膜表面的電場進而影響到離子的遷移，pH值對進水中雜質的形態有直接影響，如對可離解的有機物，其截留率隨pH值的降低而下降；另一方面由於水中溶解的CO2受pH值影響較大，pH值低時以氣態CO 2 形式存在，容易透過反滲透膜，所以pH低時脫鹽率也較低，隨pH升高，氣態CO 2 轉化為HCO 3 －和CO 3 2－離子，脫鹽率也逐漸上升，pH在7.5～8.5 之間時，脫鹽率達到最高。

4、進水鹽濃度 滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度的函數，含鹽量越高滲透壓也增加，進水壓力不變的情況下，凈壓力將減小，產水量降低。透鹽率正比於反滲透膜正反兩側鹽濃度差，進水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導致脫鹽率下降。對同一系統來說，給水含鹽量不同，其運行壓力和產品水電導率也有差別，給水含鹽量每增加l00ppm，進水壓力需增加約 0 .007MPa，同時由於濃度的增加，產品水電導率也相應的增加。 5、懸浮物 水中的懸浮物就是指在水濾過的同時，在過濾材料表面殘留下的物質，以粒子成分為主體。懸浮物含量高會導致反滲透和納濾系統很快發生嚴重堵塞，影響系統的產水量和產水水質。

6、回收率 回收率對各段壓降有很大的影響，在進水總流量保持一定的條件下，回收率增加，由於流經反滲透高壓側的濃水流量減少，總壓降降低，回收率減少，總壓降增大，實際運行表明，回收率即使變化很小，如1%，也會使總壓差產生0.02MPa左右的變化。回收率對產品水電導率的影響取決於鹽透過量和產品水量，一般說來，系統回收率增大，會增加濃水中的含鹽量，並相應增加產品水的電導率。

膜元件的安裝與拆卸

安裝結束前必需消除安裝間隙，即使是合格的膜殼和膜元件也會有尺寸偏差，當系統運行時由於存在安裝間隙，膜元件會在膜殼內來回滑動，撞擊膜殼端板，從而導致故障。

膜元件在安裝時需要採用正確的安裝方法，否則系統進入運行後會出現：系統污染迅速、電導率偏高、膜元件外殼破裂，膜元件端板破裂、系統產水量低、系統運行壓力高、膜元件中心管破裂等一系列故障現象。在安裝時需要考慮以下內容：採用正確的安裝方向：從膜殼的進水端往濃水端推進，反向安裝膜元件會導致濃水密封環損壞；膜元件沒有黑色密封圈的濃水端首先進入膜殼，膜元件有黑色密封圈的進水端後進入膜殼，如果反向可能導致系統運行時切向流速不夠，濃差極化和污染速度增加；

使用正確的潤滑劑，推薦使用甘油(丙三醇)。嚴格禁止使用洗潔精、凡士林以及其它油類潤滑劑，洗潔精屬於陽離子表面活性劑會導致電負性的膜元件水量下降，其它油性潤滑劑會導致膜元件中心管脆化損壞；

安裝結束前必需消除安裝間隙，即使是合格的膜殼和膜元件也會有尺寸偏差，當系統運行時由於存在安裝間隙，膜元件會在膜殼內來回滑動，撞擊膜殼端板，從而導致故障。當進水側膜殼端蓋被鎖定前，必需在膜殼與膜元件之間連接的適配器上安裝墊片消除安裝間隙。