反渗透有机物清洗剂的清洗效果研究

宋勇 余莉 陈晓青

摘 要：本文采用自主研制的反渗透有机物清洗剂DL-01研究影响膜清洗的主要因素，其中包括清洗温度和清洗流速，并考察了这些因素对反渗透膜清洗效果的影响趋势，试验结果表明：清洗温度和清洗流速对反渗透膜清洗的效果影响较大。同样的运行环境下对比了DL-01和HY-430的清洗效果，特别是两种清洗药剂对通量和脱盐率的恢复情况。结果表明：两种清洗药剂膜元件的恢复性能接近。

关键词：反渗透膜;有机物清洗剂;清洗效果评价

反渗透膜分离技术是近年来发展迅速的水处理技术，广泛应用于海水淡化、电力、石油化工、电子、医药、市政环保等各个领域。然而，反渗透膜技术在应用过程中遇到的最大问题就是膜污染。在深度水回用中，污水处理厂的废水含有溶解性有机物，当废水作为给水引入反渗透膜工艺时，溶解性有机物的存在会导致有机污染。膜污染控制的发展策略一直是膜研究的一大挑战。然而，尽管有许多预防策略，污染仍是不可避免的。常用的解决方案是通过化学清洗去除沉积在膜表面的污垢。本文采用自主研制的反渗透有机物清洗剂，研究清洗温度和清洗流速对反渗透有机污染膜清洗效果的影响，并与国外进口清洗剂进行对比评价，以期提高国产清洗剂的市场竞争力。

1 实验部分

1.1 主要试剂及仪器设备

主要试剂：反渗透有机物清洗剂DL-01。

仪器设备：反渗透膜清洗仪器、漏斗、滤纸、天平、烧杯、温度计、量筒、pH计。

清洗剂DL-01为碱性清洗剂（液体），该清洗剂性能稳定，与反渗透膜不起物理化学反应。清洗时的加药量一般为2%-3%。

1.2 反渗透膜污染情况分析

新疆石河子某污水处理厂反渗透系统，处理水源为上游印染厂及电厂的排污水，采用美国GE膜进行处理，运行过程中出现产水量下降，脱盐率严重衰减的情况。经现场了解情况后，发现污染物外观呈粘泥状，摸上去粘稠，有轻微腥臭味。对污染物进行马弗炉焚烧实验发现，样重损失率为71%，说明该污染物主要成分为有机物或纤维，无机盐含量很少。

1.3 反渗透有机物的清洗

①启动反渗透膜系统，开启清洗泵，低流速将药剂注入系统内进行清洗;②清洗过程中维持清洗液温度和流速恒定;③每隔2min记录反渗透膜的渗透液通量随时间的变化，清洗过程持续30min。

2 结果与讨论

2.1 温度对清洗效果的影响

调节清洗液温度为15℃、20℃、25℃和30℃，不同清洗温度下的清洗效果如图1所示。从图1可以看出，随着清洗液温度的升高，清洗后反渗透膜的通量恢复程度及清洗效率都随之升高。不同温度条件下清洗剂对于清洗效果都有着一定程度的强化作用，15℃时DL-01对反渗透膜的通量恢复率為65.6%;20℃下时膜的通量恢复率为75%，25℃时膜的通量恢复率为94%，30℃时膜的通量恢复率为97%，膜的清洗效果随温度的升高而增加。综合考虑，确定25℃为DL-01清洗液的最佳清洗温度。

2.2 清洗流速对清洗效果的影响

清洗液温度25℃，调节清洗流速为400L/h、600L/h、800L/h和1200L/h，不同清洗流速下的清洗效果如图2所示。从图2可以看出，清洗流速从400L/h增大到600L/h，膜的通量恢复速率没有明显地增加，但是当清洗流速增加到800L/h时，膜的通量恢复率明显增大，然而当清洗流速增加到1200L/h时，膜的通量反而减少，说明当流量增加时，清洗液在膜元件的流速发生变化，从层流状态变成紊流状态，膜表面的剪切力增大，可能会把污染物压实，不利于提高膜的通量。综上所述，确定DL-01清洗液的最佳清洗流速为800L/h。

2.3 DL-01和HY-430的对比试验

调节清洗温度25℃，流速800L/h，分别通入DL-01和HY-430清洗液清洗30min，清洗过程中每隔2min测试反渗透膜的渗透通量，对比测试实验结果如图3（三次测试结果均值）。从图3可以看出，HY-430和DL-01对膜清洗后，通量恢复基本上一样，通量都在95%-100%之间，与HY-430相比较，DL-01对膜的产水质量恢复稍有差距，但是出水水质从总体上来说效果也是比较理想的。

参考文献：

[1]杨芳芳，喻果，张晓冬.反渗透系统专用有机物清洗剂的开发[J].广东化工，2016（24）.

[2]张伟.反渗透膜清洗药剂和设备的研究[D].大连：大连交通大学，2010.

基金项目：{国家重点研发计划项目}水资源高效开发利用专项【2016YFC0400507】