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反渗透系统的关键部件是反渗透膜。保证反渗透系统正常运行的关键是保持膜及表面的干净,在表面有任何物质沉积都会堵塞膜,膜的频繁清洗会缩短它的使用寿命,严重的膜污染只能采用更换膜的方法,这些均增加用户的使用费用。因此,在任何情况下,预防要比处理好的多。
●反渗透膜的污染起因可分四类:
1. 颗粒污染
2. 微生物污染
3. 无机盐化学污染
4. 胶体污染
●解决方法:
1. 颗粒污染可采取合适的絮凝剂和过滤系统解决。
2. 生物污染可采用合适的杀菌剂和杀菌灯等其它解决方法。
3. 无机垢和胶体结垢以加阻垢剂的方法来解决。
从对碳酸钙的控制来看,阻垢剂使用可以分为以下阶段:
1. 调pH,加酸控制碳酸钙,加碱控制硅胶体。
2. 加无机膦酸盐阻垢剂,如六偏磷酸钠。
3. 加有机膦酸盐阻垢剂。
4. 加复合聚合物阻垢剂。
不同方法可控制的碳酸钙结垢指数LSI如下表:
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阻垢剂 |
酸 |
酸加六偏 |
有机膦酸盐 |
复合聚合物 |
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LSI |
< 0 |
< 0.5 |
< 2.0 |
< 2.5(3.0) |
目前所发现的无机垢具体如: CaCO3 、MgCO3
、CaSO4 、BaSO4 、SrSO4
和氟化钙,发现的胶体垢的主要成分为铁、铝和硅。
●无机垢及形成:
无机垢的形成是由于在膜的表面溶解的无机盐的浓度增加造成的,如果溶解盐的离子积大于其溶度积就会产生沉淀,导致膜表面的结垢。沉积盐的典型例子是碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶和氟化钙。
●胶体及结垢:
形成胶体垢的主要原因是铁、铝和硅。以铁为例,在来水中存在着溶解和不溶解的铁,铁的存在形式有几种影响因素,其中就主要的因素是pH值。不溶解的铁的氧化物可以通过过滤器除去,但是对于极小的颗粒和溶解铁就不是很有效。在反渗透系统中,从进水到浓水的pH值是逐渐升高的,随着反渗透浓缩过程中pH值升高,溶解铁也会形成不溶解的铁的氧化物沉淀,在通过系统时会沉积下来。
通过对无机盐和胶体沉积过程的逐步分析,我们发现优良的阻垢剂必须拥有以下阻垢机理:
1. 阈值效应
2. 晶体增长阻断
3. 晶格扭曲效应
4. 分散效果
不同阻垢剂的阻垢机理比较
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机理 |
六偏磷酸钠 |
有机膦酸盐 |
聚合物复合阻垢剂 |
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阈值效应 |
一般 |
非常好 |
好 |
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晶体增长阻断 |
一般 |
一般 |
非常好 |
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晶格扭曲 |
无 |
差 |
非常好 |
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分散 |
无 |
差 |
非常好 |
不同聚合物阻垢剂因为分子链结构和分子量的变化,它的阻垢性能也变化很大。人们经常用共聚、嵌段、接枝的方法,生产具有综合高效的聚合物阻垢剂。同时利用复合的方法,扬长避短,生产聚合物复合阻垢剂。PPT
900 、PPT 800 、PPT 0100 、PPT Sr1000 、PPT 196 都是复合型的阻垢剂。
我们以PPT 900 为例,用下面的图表可以说明 PPT系列产品的性能。PPT
900 是一种具有防止胶体结垢和离子结垢的全方位性能的阻垢剂,通过有效的增加溶解性无机盐的溶度积来防止无机垢的产生,通过对溶解铁的保持作用和不溶解铁的分散作用防止膜上铁垢的形成。
CaCO3 、CaSO4 垢抑制实验:
在抑制实验中,准备好无机盐的溶液,在40℃的条件下搅拌5小时,然后过滤样品,测定剩余离子量,确定添加剂的抑制百分率。
这个实验条件比大多数现场条件要严格的多,其中碳酸钙的Langelier指数(LSI)为4.0,在膜系统中所发现的典型的LSI值为2.2。在抑制实验中,硫酸钙的过饱和度为5.8,而在操作系统中所遇到的典型值都小于2.5。作为一种阻垢剂,PPT
900的表现很好。结果见图-1、图-2。
铁的溶解实验:
这个实验测试添加物对溶液中溶解铁的保持能力和防止形成不溶解铁的能力,准备好铁的溶液,并和添加剂混合,保持在40℃
2小时后过滤,测定残余铁的量,得到添加剂的活性,PPT 900 有极好的防止铁沉积的能力。结果见图-3。
铁的分散实验:
添加剂必须具有极好的分散能力来防止不溶解铁沉积在膜的表面,这种分散特性通过将添加剂放入不溶解铁的悬浮液中,过一段时间后测定其浑浊度。有效的添加剂将能够保持高的浑浊度,无效的添加剂不能防止悬浮物沉积,并能观察到浑浊度降低。在这个实验中,PPT
900 得到了极好的效果,结果见图-4。
由于污染原因的复杂多样,采用单一组分的聚合物药剂已不能满足防止污染的要求,WELL
CHEM研究中心在综合各聚合物特性的基础上,针对污染的诸多因素,采用复合的方法,研究生产出具有多功能的复合阻垢/分散剂PPT
900。
PPT 900 的作用结论
PPT 900 表现出极好的全方位性能,它既能防止无机垢的形成,也能防止胶体垢,特别是在进水中含铁量高时,PPT
900 是一种理想的产品。
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