反滲透結(jié)垢物質(zhì)的控制

更新時間：2011-08-17 14:49 來源：作者: 閱讀：3088

在反滲透除鹽過程中，給水在流過膜元件時較純的水透過膜形成產(chǎn)品水，而給水不斷被濃縮，原水中的溶解性物質(zhì)會因達(dá)到過飽和狀態(tài)而析出。這些物質(zhì)按照其結(jié)垢傾向大小的順序可排列為：CaC0₃＞CaS0₄＞Si0₂＞BaS0₄＞SrS0₄>Al、Fe和Mn的氫氧化物在反滲透系統(tǒng)中最常見的水垢為CaC03垢。但水垢一般很少為純物質(zhì)，通常是以一種化合物為主并摻雜了多種其他化合物的混合物。

一、CaC0₃垢的控制

當(dāng)以地表水或深井水為水源時，通常用朗格利爾飽和指數(shù)(LSI或L．S．I)法來判斷CaCO₃的結(jié)垢傾向。水的實際pH值與飽和pH值(pHS)之差，稱為飽和指數(shù)(LSI或Langelier指數(shù)。

LSI＝pH-pHS

如果LSI＝0，則表示該水質(zhì)處于平衡狀態(tài)，即既不結(jié)垢也不腐蝕，水質(zhì)是穩(wěn)定的；如LSI>0，則表示水中CaCO₃處于過飽和狀態(tài)，有析出的傾向，容易造成CaC0₃垢污染。

實際工程應(yīng)用中，多采用以下方法來阻止CaCO₃垢類的產(chǎn)生：

①對于超標(biāo)的Ca、Sr、Ba類難溶鹽，應(yīng)降低反滲透系統(tǒng)回收率，避免濃水超過溶度積。

②加阻垢劑，現(xiàn)市場上正規(guī)廠商所供反滲透專用阻垢劑多為有機酸鹽類和聚丙烯酸鹽類阻垢劑，阻垢效果較好。某品牌的阻垢劑可允許進(jìn)水側(cè)鐵濃度達(dá)8.0ppm，濃水側(cè)SiO2濃度可達(dá)290ppm。

③加酸可以去除水體中的C0₃^2-與HC0^3-，以降低CaCO₃的結(jié)垢。

④采用傳統(tǒng)的離子交換軟化來脫除水體中的Sr、Ba、Si、Ca、Mg等離子，但只適用于水量較小的項目工程。

軟化法則在上述方法不能滿足要求時才考慮。對于一般天然水，采用加阻垢劑即可達(dá)到防止CaC03結(jié)垢的目的。通常阻垢劑加至保安過濾器前，加入量一般為2～5mg／L。對于高硬度水，同時使用加酸和阻垢劑比較經(jīng)濟(jì)，先加酸中和給水的部分堿度，將給水的LSI降至可以用阻垢劑控制的范圍，通常至LSI<H₂SO₄較經(jīng)濟(jì)，同時反滲透膜對S0₄^2-的脫除率較Cl^-高，因此加酸應(yīng)首選H₂SO₄；但對有些特殊水質(zhì)，加H₂SO₄增加的S0₄^2-會導(dǎo)致包括Ca、Ba、Sr的硫酸鹽沉淀，此時應(yīng)選用HCl。

二、硫酸鹽垢

可能的硫酸鹽垢為CaSO₄、BaSO₄及SrSO₄。一般情況下，當(dāng)硫酸鹽的離子濃度積IP超過其溶度積KSP，即IP>KSP即時，根據(jù)沉淀生成與溶解理論，就有可能形成硫酸鹽垢；當(dāng)IP＜KSP時，則水中的硫酸鹽是穩(wěn)定的。通常采用添加阻垢劑法防止硫酸鹽垢生成。如通過添加阻垢劑仍不能控制CaSO₄垢，則可以考慮用石灰軟化澄清法或離子交換法(弱酸或鈉離子軟化)除去部分的垢，然后再加入阻垢劑。在實際生產(chǎn)中如需添加垢劑，則應(yīng)根據(jù)選用的反滲透專用阻垢劑的阻垢性能進(jìn)行控制。

三、Si0₂垢的控制

在反滲透濃水中，Si0₂有可能達(dá)到過飽和狀態(tài)，聚合生成不溶性膠態(tài)硅酸沉積在表面形成垢，Si0₂垢一旦生成將很難進(jìn)行有效的清洗，因此對原水中的SiO₂應(yīng)格外重視。

SiO₂的溶解度是溫度和pH值的函數(shù)，參見圖一(圖中虛線為實際應(yīng)用中SiO₂的溶解度與溫度的操作線，在此虛線范圍內(nèi)，不產(chǎn)生Si0₂沉淀)；

當(dāng)Si0₂與金屬氫氧化物共存時，更易沉積。由于至今尚未開發(fā)出能有效防止Si0₂沉淀的阻垢劑或的阻垢劑或分散劑，為了防止Si0₂在膜的表面沉積，應(yīng)控制反滲透濃水中的SiO₂濃度小于其溶解度。在一定的溫度及pH值的條件下，Si0₂的溶解度是一定的，因此反滲透裝置的設(shè)計回收率與給水中的Si0₂濃度存在一定的制約關(guān)系。對于pH值近似中性的給水，允許的給水中SiO₂與回收率、溫度的關(guān)系見圖二。由圖可查得，對于回收率為75％的反滲透裝置，水溫20℃和40℃時允許給水中Si0₂濃度分別約為18mg／L和42mg／L。