氧化还原电位对反渗透膜的影响

张双

摘 要：科学技术的深入发展为化工类企业的污水处理提供了新的发展契机。为了更好地对化工企业的废污水进精细化管理，部分企业使用氧化还原电位来对废污水处理进行有效监测。反渗透膜作为废污水的重要过滤材质之一，不同的氧化还原电位会对反渗透膜产生不同程度地影响，鉴于此，本文主要对氧化还原电位对反渗透膜的影响进行分析和阐述。

关键词：氧化还原电位;控制;监测指标;应用

氧化还原电位，英文全称为Oxidation-Reduction Potential， ORP。是衡量个体综合氧化还原能力的重要指标。

一、氧化还原电位的测量原理

从化学角度进行分析，氧化还原反应的本质就是化合物电子之间的转移。一般情况下，如果某物质的电子接受能力较强，则说明其氧化性较强。在化学领域将这类物质统称为氧化剂。如果该物质的给出电子能力较强，则称该物质具有较强的还原能力，同理也可以将其称为还原剂。借助氧化还原电位来衡量物质的接收电子能力时，一般都会需要先对其ORP進行测定，然后对该物质构成的电极与参比电极的电位差进行判断和分析。举例来说，规定的标准氢电极的电位为0，在消除液接电位的情况下，氧化还原电位和标准的氢电极电位之间会存在一个峰差数值，化学领域将该差值统一称为ORP 值。一般情况下，都会利用ORP 仪来测量该差值。制作OPR测量电极的过程中，需要利用到一种可以用于电子交换且不会产生化学反应的物质。在测量技术发展的前期阶段，往往会使用铂和金等惰性金属来进行电位测量。

其测量过程如下所示：首先，需要将铂或金电极没入到测量溶液中，此时溶液会和电极的表面产生电子转移。其次，当电子转移平衡后，需要对此时的电位进行测量，然后在将其和氢标准电极的电位进行比较。最后获取到相应的电位差。由于铂、金等金属比较昂贵，为了节约测量成本目前多采用甘汞电极和银-氯化银电极进行测量。

二、反渗透膜的制备流程

反渗透膜主要由一定数量的聚砜颗粒以及N-二甲基甲酰胺制成。在实际的制作过程中，技术人员需要在恒温60摄氏度的情况下，将分散在N-二甲基甲酰胺中的聚砜颗粒进行搅拌，直至其溶解，浸泡8小时之后，将其用400目的钢丝网进行过滤。最后在真空条件下静置后得到固体含量为20wt%的聚砜溶液。随后技术人员需要在24小时以内将聚砜溶液均匀地涂抹在无纺布材料上，并且技术人员需要在恒温20摄氏度的纯水中对其进行清理，最后获取到聚砜超滤膜。在制备聚酰胺脱盐层的过程中，需要使用到目前较为先进的界面聚合技术。技术人员首先需配置浓度为6.0wt%间苯二胺水溶液以及浓度为0.3wt%均苯三甲酰氯环己烷溶液。在制备的过程中，技术人员还需要将面积为60平方厘米聚砜超滤膜张贴在不锈钢片上，并放置于苯二胺溶液中浸泡一分钟左右，浸泡结束之后，需要再次将其浸入到苯三甲酰氯溶液中，当界面聚合完成后，需要将复合反渗透膜在室温条件下进行静置，直到其表面的溶液完全挥发后，才能将成品反渗透膜放入纯水中进行清洁。

三、氧化还原电位对反渗透膜的影响评测

为了更好地研究氧化还原电位对反渗透膜的影响，技术人员需要将反渗透膜放置于氧化还原电位不同的溶液之中，并在规定的检测时间内进行检测。

（一）将反渗透膜放置于氧化还原电位较低的溶液之中

为了检验反渗透膜在氧化还原电位较高溶液中的性质和表征，技术人员需要截取适量的反渗透膜，然后将其放置于添加抗氧化剂和还原剂的溶液之中。通过实验可知，当反渗透膜进入溶液后，渗透膜的表面电性虽然一开始比较低，呈现负电性特征，但是在一段时间后，根据zeta 电位的数值的变化情况可知，将反渗透膜置入氧化还原电位较低的溶液后，其膜面的电位数值呈现下降态势，且随着浸泡时间的增加，电位数值的降幅也在增加。通过分析可知的，导致电位降低的主要原因在于膜面的带电基团的电离度有所下降。此外，溶液对反渗透膜的浸润能力也会对电位数值高低产生一定影响。

（二）将反渗透膜置于氧化还原电位较高的溶液之中

为了更好地检验不同程度的氧化还原电位对反渗透膜表征的影响，可以将反渗透膜置于氧化还原电位较高的溶液之中。比如可以将反渗透膜放置于浓度为5% 的次氯酸溶液之中进行检验。

通过实验可知，在反渗透膜浸入次氯酸钠溶液后的六小时内，渗透膜表面的电位数值由最初的-15.3mV增大至-64.7mV。数倍的电位数值上升表明氧化剂和反渗透膜发生了一定程度的化学反应，但是这类反应并不是单调的，而是一种相对复杂的反应。通过最后的检验可知，在最初的六小时内，次氯酸溶液可以有效清除反渗透膜表面残留的氨基以及部分还原性基团氧化成荷负电的离子。但是如果将反渗透膜长期浸入氧化还原电位较高的溶液，可能会导致反渗透膜中的聚酰胺层在强氧化环境化学键断裂。由此可知，如果想要提高反渗透膜的质量，一定要严格控制水中的氧化物含量。

（三）将反渗透膜置于氧化还原电位一般的溶液之中

为了检验反渗透膜在普通溶液中的特征，技术人员还可以将反渗透膜置于甲醇、乙醇等氧化还原电位一般的溶液之中，然后检验此类溶液对反渗透膜的影响。通过实验可知，在反渗透溶液被浸入甲醇和乙醇值之后，其膜片的通量随着浸泡时间的增加逐渐减弱。但是将反渗透膜浸入异丙醇溶液后，其膜片的通量不升反降。由此可以推断，当反渗透膜被浸入乙醇和甲醇溶液后，其表面电位减弱，从而导致反渗透膜的亲水性降低，由此导致膜片的通量降低。此外，经过醇类溶液处理后，反渗透膜的脱盐率也有所变化，据实验可知，经过醇类溶液处理后的反渗透膜，其脱盐率和初始值相比有所减弱。其中经过甲醇溶液处理的反渗透膜脱盐率变化数值最大。在同等的处理时间内，甲醇处理反渗透膜的脱盐率数值降幅高达1.36%，而相应乙醇和异丙醇分别为0.57%和0.28%。

同时，还对其他醇类溶液对反渗透膜的性能的影响进行了分析。技术人员采用纯乙二醇和浓度为50%乙二醇水溶液来进行试验，结合试验结果可知，以上两种溶液都可以在一定程度上提高反渗透膜的通量，且浓度较低的乙二醇溶液还可以大幅提高反渗透膜的脱盐率。

四、总结

通过大量的实验分析可得出以下结论：第一，氧化还原电位数值较低的溶液可以有效弱化反渗透膜表面的zeta电位，电位数值的变化情况随着处理时间的增加不断变化。

第二，氧化还原电位较高的溶液如次氯酸溶液，可以大幅提高反渗透膜表面的电位，电位的数值高低和氧化时间有关，呈先上升后减弱态势。在前期处理的6个小时以内，电位数值达到顶峰。

第三，醇类物质可以大幅减弱反渗透膜的通量，但是异丙醇不同，异丙醇溶液可以提升反渗透膜的通量。

参考文献：

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