反滲透膜的評(píng)價(jià)指標(biāo)及影響因素
一、評(píng)價(jià)指標(biāo)
一般說(shuō)來(lái),反滲透膜應(yīng)具備以下性能:
①單位面積上透水量大,脫鹽率高;
②機(jī)械強(qiáng)度好,多孔支撐層的壓實(shí)作用;
③化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕;
④結(jié)構(gòu)均勻,使用壽命長(zhǎng),性能衰降慢;
⑤制膜容易,價(jià)格便宜,原料充足。
因此對(duì)反滲透膜的評(píng)價(jià)指標(biāo)可以從以下幾個(gè)方面分析:
1、 脫鹽率和透鹽率
脫鹽率――通過(guò)反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中去除可溶性雜質(zhì)濃度的百分比。
透鹽率――進(jìn)水中可溶性雜質(zhì)透過(guò)膜的百分比。
脫鹽率=(1-產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量)×100%
透鹽率=100%-脫鹽率
膜元件的脫鹽率在其制造成形時(shí)就已確定,脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度,脫鹽層越致密脫鹽率越 高,同時(shí)產(chǎn)水量越低。反滲透對(duì)不同物質(zhì)的脫除率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定,對(duì)高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫除率可以超 過(guò)99%,對(duì)單價(jià)離子如:鈉離子、鉀離子、氯離子的脫除率稍低,但也超過(guò)了98%;對(duì)分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可達(dá)到 98%,但對(duì)分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。
2、 產(chǎn)水量(水通量)
產(chǎn)水量(水通量)――指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)能,即單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)膜水量,通常用噸/小時(shí)或加侖/天來(lái)表示。
滲透流率――滲透流率也是表示反滲透膜元件產(chǎn)水量的重要指標(biāo)。指單位膜面積上透過(guò)液的流率,通常用加侖每平方英尺每天(GFD)表示。過(guò)高的滲透流率將導(dǎo)致垂直于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(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過(guò)液的百分比。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定,是基于預(yù)設(shè)的進(jìn)水水質(zhì)而定的;厥章释ǔOM畲蠡员闾岣呓(jīng)濟(jì)效益,但是應(yīng)該以膜系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)因鹽類等雜質(zhì)的過(guò)飽和發(fā)生沉淀為它的極限值。
回收率=(產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量)×100%
二、反滲透的影響因素
膜的水通量和脫鹽率是反滲透過(guò)程中關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù),這兩個(gè)參數(shù)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(jìn)水壓力
進(jìn)水壓力本身并不會(huì)影響鹽透過(guò)量,但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動(dòng)反滲透的凈壓力升高,使得產(chǎn)水量加大,同時(shí)鹽透過(guò)量幾乎不變,增加的產(chǎn)水量稀釋了透過(guò)膜的鹽分,降低了透鹽率,提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過(guò)一定值時(shí),由于過(guò)高的回收率,加大了濃差極化,又會(huì)導(dǎo)致鹽透過(guò)量增加,抵消了增加的產(chǎn)水量,使得脫鹽率不再增加。
2.、進(jìn)水溫度
溫度對(duì)反滲透的運(yùn)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(dòng)力減少,因此實(shí)際運(yùn)行壓力降低。同時(shí)溶質(zhì)透過(guò)速率也隨溫度的升高而增加,鹽透過(guò)量增加,直接表現(xiàn)為產(chǎn)品水電導(dǎo)率升高。
溫度對(duì)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(duì)于膜的通道由于污堵而使湍流程度增強(qiáng)的裝置,粘度對(duì)壓降的影響更為明顯。
反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對(duì)進(jìn)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(jìn)水水溫每升高1℃,產(chǎn)水通量就增加2.5%~3.0%;其原因在于透過(guò)膜的水分子粘度下降、擴(kuò)散性能增強(qiáng)。進(jìn)水水溫的升高同樣會(huì)導(dǎo)致透鹽率的增加和脫鹽率的下降,這主要是因?yàn)辂}分透過(guò)膜的擴(kuò)散速度會(huì)因溫度的提高而加快。
3、 進(jìn)水pH值
各種膜組件都有一個(gè)允許的pH值范圍,進(jìn)水pH值對(duì)產(chǎn)水量幾乎沒(méi)有影響;但是即使在允許范圍內(nèi),對(duì)脫鹽率有較大影響,一方面pH值對(duì)產(chǎn)品水的電導(dǎo)率也有一定的影響,這是因?yàn)榉礉B透膜本身大都帶有一些活性基團(tuán),pH值可以影響膜表面的電場(chǎng)進(jìn)而影響到離子的遷移,pH值對(duì)進(jìn)水中雜質(zhì)的形態(tài)有直接影響,如對(duì)可離解的有機(jī)物,其截留率隨pH值的降低而下降;另一方面由于水中溶解的CO2受pH值影響較大,pH值低時(shí)以氣態(tài)CO2形式存在,容易透過(guò)反滲透膜,所以pH低時(shí)脫鹽率也較低,隨pH升高,氣態(tài)CO2轉(zhuǎn)化為HCO-3和CO2-3離子,脫鹽率也逐漸上升,在pH7.5~8.5間,脫鹽率達(dá)到最高。
4、 進(jìn)水鹽濃度
滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度的函數(shù),含鹽量越高滲透壓也增加,進(jìn)水壓力不變的情況下,凈壓力將減小,產(chǎn)水量降低。透鹽率正比于膜正反兩側(cè)鹽濃度差,進(jìn)水含鹽量越高,濃度差也越大,透鹽率上升,從而導(dǎo)致脫鹽率下降。對(duì)同一系統(tǒng)來(lái)說(shuō),給水含鹽量不同,其運(yùn)行壓力和產(chǎn)品水電導(dǎo)率也有差別,給水含鹽量每增加l00ppm,進(jìn)水壓力需增加約0.007MPa,同時(shí)由于濃度的增加,產(chǎn)品水電導(dǎo)率也相應(yīng)的增加。
5、 懸浮物
水中的懸浮物就是指在水濾過(guò)的同時(shí),在過(guò)濾材料表面殘留下的物質(zhì),以粒子成分為主體。懸浮物含量高會(huì)導(dǎo)致反滲透和納濾系統(tǒng)很快阿發(fā)生嚴(yán)重堵塞,影響系統(tǒng)的產(chǎn)水量和產(chǎn)水水質(zhì)。
6、回收率
回收率對(duì)各段壓降有很大的影響,在進(jìn)水總流量保持一定的條件下,回收率增加,由于流經(jīng)反滲透高壓側(cè)的濃水流量減少,總壓降降低,回收率減少,總壓降增大,實(shí)際運(yùn)行表明,回收率即使變化很小,如1%,也會(huì)使總壓差產(chǎn)生0. 02MPa左右的變化;厥章蕦(duì)產(chǎn)品水電導(dǎo)率的影響取決于鹽透過(guò)量和產(chǎn)品水量,一般說(shuō)來(lái),系統(tǒng)回收率增大,會(huì)增加濃水中的含鹽量,并相應(yīng)增加產(chǎn)品水的電導(dǎo)率。
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