反滲透膜材質(zhì)分析
2026-01-24 來自: 衡美水處理公眾平臺(tái) 瀏覽次數(shù):94
衡美水處理為您介紹一種經(jīng)久耐用、性能優(yōu)越的水處理設(shè)備耗材——反滲透膜，并向您詳細(xì)介紹反滲透膜的材質(zhì)構(gòu)成。
反滲透膜是一種用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能在外加壓力作用下使水溶液某一些組分選擇性透過,從而達(dá)到淡化、凈化或濃縮分離的目的。
反滲透現(xiàn)象早在1748年就被法國Able Knelt所發(fā)現(xiàn)。利用與滲透相反的過程進(jìn)行海水淡化的設(shè)想是美國Haussler在 1950年提出來的，但是只有當(dāng)1960年Loeb HE Sourirajan2用醋酸纖維素做材料、研制成功高分離效率高透水量的反滲透膜以后，反滲透膜分離才可能變成為現(xiàn)實(shí)。膜被稱為反滲透過程的心臟，反滲透系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣、水平的高低關(guān)鍵在于反滲透膜性能的好壞，醋酸纖維素反滲透膜是用于水脫鹽的，但是，隨著各種類型反滲透膜的開發(fā)和膜性能的不斷提高，發(fā)滲透膜分離已不僅包括水處理領(lǐng)域，即水的脫鹽、純水制備、水的再利用和廢水回收，也包括食品加工、生物學(xué)和生物醫(yī)藥的研究。
一、反滲透膜性能要求和指標(biāo)
為適應(yīng)水處理應(yīng)用的需要，反滲透膜須具有應(yīng)用上的可靠性和形成規(guī)模的經(jīng)濟(jì)性，其一般要求如下
1、對(duì)水的滲透性要大，脫鹽率要高。
2、具有設(shè)定強(qiáng)度和堅(jiān)實(shí)程度，不致因水的壓力和拉力影響變形、破裂。膜的被壓實(shí)性盡可能縮小，水通量衰減小，保證穩(wěn)定的產(chǎn)水量。
3、結(jié)構(gòu)要?jiǎng)蚍Q，能制成所需要的結(jié)構(gòu)。
4、能適應(yīng)較大的壓力、溫度和水質(zhì)的變化。
5、具有好的耐溫、耐酸堿、耐氧化、耐水解和耐生物污染侵蝕性能。
6、使用壽命要長。
7、成本要低。
二、反滲透膜的材質(zhì)是什么？
1、醋酸纖維素膜元件
一般用纖維素經(jīng)酯化生成三醋酸纖維，再經(jīng)二次水解成混合一、二、三醋酸纖維。
影響膜的脫鹽率與產(chǎn)水量的重要因素是乙酰含量高則脫鹽率高，但產(chǎn)水量少。
醋酸纖維素膜本質(zhì)上的弱點(diǎn)是，隨時(shí)間的推移，酯基官能團(tuán)將水解，同時(shí)脫鹽率逐漸下降而流量增加，隨著水解作用的加強(qiáng)，膜更易受到微生物侵襲，同時(shí)膜本身也將失去它的功能和完整性。
2、復(fù)合膜元件
復(fù)合膜的主要支持結(jié)構(gòu)是經(jīng)砑光機(jī)砑光后的聚酯無紡織物，其表面無松散纖維并且堅(jiān)硬光滑，由于聚酯無紡織物非常不規(guī)則并且太疏松，不適合作為鹽屏障層的底層，因而將微孔工程塑料聚砜澆注在非紡織物表面上，聚砜層表面的孔控制在大約15nm，屏障層采用高交聯(lián)度的芳香聚酰胺，厚度大約在0.2um。高交聯(lián)度芳香聚酰胺由苯三酰氯和苯二胺聚合而成。
復(fù)合膜與醋酸纖維素膜相比有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）化學(xué)穩(wěn)定性好。
醋酸纖維素膜不可避免地會(huì)發(fā)生水解，醋酸纖維素膜連續(xù)運(yùn)行允許的pH值范圍為4～6，清洗時(shí)允許是pH值范圍為3～7，pH值為5.7時(shí)水解速度慢，這就導(dǎo)致預(yù)處理時(shí)加酸來量大，清洗時(shí)可選用的藥品范圍窄，不易獲得滿意的清洗效果，復(fù)合膜連續(xù)運(yùn)行允許的pH值范圍一般為2～11，清洗時(shí)允許的pH值范圍一般為1～12。
（2）生物穩(wěn)定性好。
復(fù)合膜不易受微生物侵襲，而醋酸纖維素膜易受微生物侵襲。
（3）復(fù)合膜的傳輸性能好，即Kw大而Ks小。
（4）復(fù)合膜在運(yùn)行中不會(huì)被壓緊，因此產(chǎn)水量不隨使用時(shí)間而改變，而醋酸纖維素膜在運(yùn)行中會(huì)被壓緊，因而產(chǎn)水量不斷下降。
（5）復(fù)合膜的脫鹽率基本不隨使用時(shí)間而改變，而醋酸纖維素膜由于不可避免的水解，脫鹽率會(huì)不斷下降。
（6）復(fù)合膜由于Kw大，其工作壓力低，反滲透給水泵用電量與醋酸纖維素膜相比減少了一半以上。
（7）醋酸纖維素膜的壽命一般僅3年，而復(fù)合膜有些已使用5年或者8年，性能仍完好如初。復(fù)合膜的缺點(diǎn)是抗氧化性較差。
三、反滲透膜的影響因素
1、進(jìn)水壓力對(duì)RO膜元件的影響
進(jìn)水壓力本身并不會(huì)影響鹽透過量，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)鹽透過量幾乎不變，增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率，當(dāng)進(jìn)水壓力超過設(shè)定值時(shí)，由于過高的回收率，加大了濃差級(jí)化，又會(huì)導(dǎo)致鹽透過量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再增加。
2、進(jìn)水溫度對(duì)RO膜元件的影響
RO膜元件產(chǎn)水電導(dǎo)對(duì)進(jìn)水水溫的變化十分敏感，隨著水溫增加水對(duì)通量也線性的增加，進(jìn)水水溫每升高1℃，產(chǎn)水量就增加2.5%-3.0%；（以25℃為標(biāo)準(zhǔn)）。
3、進(jìn)水PH值對(duì)反滲透膜的影響
進(jìn)水PH值對(duì)產(chǎn)水量幾乎沒有影響，而對(duì)脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間，脫鹽率達(dá)到上限。
4、進(jìn)水鹽濃度對(duì)RO膜元件的影響
滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度的函數(shù)，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。
四、反滲透膜脫鹽率下降過快的原因分析
1、高壓差導(dǎo)致脫鹽率下降
（1）壓差升高同時(shí)往往伴隨著脫鹽率快速下降，在正常的流量下，壓差的上升通常是由于膜元件水流量通道的隔網(wǎng)進(jìn)入雜質(zhì)，污染物質(zhì)和水垢引起的，導(dǎo)致產(chǎn)水流量的下降；
（2）當(dāng)超過設(shè)定的給水流量時(shí)，也會(huì)發(fā)生過大的壓差，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)給水壓力提升過快，發(fā)生水錘壓差會(huì)很大，如果膜已經(jīng)被污染，特別是微生物污染，壓差也會(huì)加大；
（3）給水至濃水間的壓差表示的是水力阻力，與給水的流速、溫度有關(guān)，應(yīng)該保持產(chǎn)水和濃水有流速，出現(xiàn)高壓差的可能性有：水垢、微生物污染、阻垢劑沉淀、過濾器過濾介質(zhì)漏、給水/濃水密封損壞。
2、在線化學(xué)清洗不合理導(dǎo)致脫鹽率下降
超純水設(shè)備在運(yùn)行中是不可避免被污染。預(yù)處理和添加各種要種藥劑只能將反滲透被污染的可能性降到底線，而不能避免。因此，長期運(yùn)行的反滲透系統(tǒng)在運(yùn)行后，要充分論證和確認(rèn)是哪一種污染物。針對(duì)聚酰胺膜的特點(diǎn)，可以根據(jù)相應(yīng)的污垢選取適當(dāng)?shù)那逑磩?/span>
（1）鹽酸（36%-38%），配制成0.12%稀溶液，去除金屬氧化物質(zhì)；
（2）氫氧化鈉，配制成0.1%的稀溶液，去除二氧化硅、微生物膜、有機(jī)物等，pH約為12，作用是對(duì)有機(jī)微生物粘膜的水解破壞而剝離，對(duì)于二氧化硅膠體垢，形成的硅酸鈉為可溶性，從而除垢；
（3）四乙酸四鈉，作為螯合劑廣泛應(yīng)用于工業(yè)清洗，1%水溶液pH10.5-11.5，加入濃度0.5%-1%；
（4）十二烷基磺酸鈉，屬陰離子表面活性劑，目的是分散在溶液中的有機(jī)化合物，可使溶液的表面張力降低，引起正吸附，這樣可使溶液表面溶質(zhì)分子的的濃度大于溶液內(nèi)部溶質(zhì)分子的濃度，十二烷基磺酸鈉是反滲透清洗主要的表面活性劑，加入濃度為0.025%；
（5）甲醛，甲醛對(duì)細(xì)菌、真菌、病毒、芽胞及原蟲等皆有很強(qiáng)的殺滅力，加入濃度為0.5%-35。
3、余氯的控制差導(dǎo)致脫鹽率下降
（1）次氯酸鈉作為殺菌劑，廣泛應(yīng)用于純水設(shè)備預(yù)處理中，在反滲透系統(tǒng)中，為防止反滲透的微生物污染，對(duì)反滲透進(jìn)水要進(jìn)行氯化處理；
（2）用比色計(jì)測定余氯，控制余氯的質(zhì)量濃度在砂過濾器進(jìn)口處一般為0.5mg/L，不小于0.3mg/L，在反滲透前保安過濾器處應(yīng)小于0.1mg/L，而聚酰胺類膜的突出問題是防止其被氧化；
（3）進(jìn)水余氯值和強(qiáng)氧化均對(duì)其造成不利的影響，須嚴(yán)格控制，因而定期檢測反滲透進(jìn)水的余氯值非常重要。
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