反渗透技术在原水处理中的应用

尹域

摘 要：在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来我国应用最成功、发展最快、普及最广的一种，具有能耗低、无污染、工艺先进、操作简便等优点。本文结合工业水公司除盐水车间反渗透工艺在原水水处理应用的实际情况，就反渗透的基本原理，阐述了反渗透系统中膜系统的应用和维护。

关键词：反渗透;水处理应用;膜系统;污染;维护

1 反渗透膜分离的原理

反渗透过程是渗透的逆过程，渗透是一自然现象，当用半透膜将水和具有一定浓度的溶液隔开时，水将通过膜向溶液侧自发流动。即溶剂从稀溶液侧渗透到浓溶液侧，这就是以浓度差为推动力的渗透现象。渗透的结果是浓溶液一侧液面不断上升，直到液面差达到一定高度静止不变，两侧液面的静压差就是渗透压。如果在浓溶液一侧施加大于渗透压的压力，浓溶液一侧的溶剂会穿过反渗透膜进入低浓度一侧，这即是反渗透过程。

2 反渗透膜的性能

2.1 分离性

反渗透中以脱盐的能力来表示分离性，表征指标是脱盐率或透盐率，透盐率是指产水中盐含量与进水中盐含量的比值。脱盐率与透盐率相对，两者相加之和为100%。反渗透复合膜在标准情况下，对各种离子的脱盐率通常在99%以上。

2.2 透过性

对于最常见的水溶液体系，透过性一般以单位时间透过单位膜面积的水流量来表示，也即水通量。在相同的条件下，水通量越大越好。水通量受操作因素的影响比较大，操作压力、水质浓度、运行温度等都对水通量有影响。

2.3 物化稳定性

物化稳定性主要是指膜片的耐热性、抗酸碱性、抗氧化性、机械轻度等等，对于不同的品牌反渗透膜的极限使用条件各不相同，大部分产品最大操作温度不超过50℃，连续操作的pH 4.0-11.0，要求余氯小于 0.1 mg/L。

3 影响反渗透膜性能的因素

3.1 操作压力

水通量的增加与压力成正比，在不增加膜面积的情况下，只需增加进水压力就能获得较大的水通量，但这样会造成能量的大量消耗和对膜元件的破坏，脱盐率与压力一般也成正比，但随着膜元件类型的不同，变化趋势有所差异。

3.2 温度

温度对脱盐率和产水量的影响非常大，当温度升高时，由于水粘度的降低，产水量会随之增加，一般在相同的操作压力下，温度每上升或下降1℃，产水量可增大或降低3-4%。温度对脱盐率的影响与膜材质有关，一般来讲温度升高脱盐率降低。针对温度对膜性能的影响，膜生产商都给出相应的温度校正系数，用于将系统运行参数标准化。

3.3 给水含盐量

在一定的压力下，当给水中含盐量增高时，由于给水渗透压变高，有效压力随之降低，产水量会减少。

3.4 回收率

在压力一定的情况下，回收率提高，浓水产量减少，浓差极化加重，渗透压升高，有效压力降低，最终导致产水量的下降和脱盐率的降低。

4 反渗透膜化学清洗效果的影响因素

膜清洗过程中，清洗效果会受到清洗种类、清洗温度、清洗时间、清洗压力和清洗流速等因素的影响。

4.1 清洗剂的种类

这是影响反渗透膜清洗效果的最重要因素，针对不同的膜污染，选择对应的酸性或碱性清洗剂，在一次清洗后可以达到较好的性能恢复。错误的清洗药剂不仅不能达到清洗效果，而且需要二次或多次清洗，浪费药剂。

4.2 清洗剂的浓度

针对一定污染程度的膜元件，提高洗剂的浓度，有利于污染物与药剂充分反应。超过一定程度后，提高清洗药剂的浓度也不会有明显改善。但用强酸和强碱作为清洗剂时，高浓度会对膜元件造成不可恢复的伤害。

4.3 清洗时间

化学清洗的本质是清洗剂与膜表面污染物的反应，延长清洗时间有利于反应进行彻底，但过度延长或增加清洗次数不会有明显改善，反而使洗液对膜分离层造成损害，降低了膜元件的性能。清洗时间的长短对清洗药剂与膜面污染物之间的化学反应有着重要的影响。在本车间，使用酸碱药剂对膜进行清洗，清洗时间应在2h以内。

4.4 清洗温度

温度对膜的化学稳定性和清洗效果有直接的影响。清洗剂与污染物的反应为吸热反应，适当的提高温度，能够加快反应的速度，提高清洗效果。在本车间实验表明：在其他条件一致的情况下，提高清洗剂温度不仅使膜元件通量大幅度提高，而且脱盐率也有增加。但温度不能无限制的提高，应该在膜元件可承受的温度范围内，通常在45℃以内。

综上所述，本文主要对反渗透膜分离的原理和反渗透膜性能进行了阐述，研究表明，压力、温度是影响反渗透膜性能的重要参数，它们对膜通量的影响显著，回收率、pH和给水含盐量是影响反渗透膜性能的因素，但影响程度均不显著。反渗透膜清洗效果受到清洗种类、清洗温度、清洗时间、清洗壓力和清洗流速等因素的影响。

参考文献：

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