反渗透膜的评价指标及影响因素

2019-07-26

反渗透膜的评价指标及影响因素

一、评价指标 

    一般说来,反渗透膜应具备以下性能: 

    ①单位面积上透水量大,脱盐率高; 

    ②机械强度好,多孔支撑层的压实作用小; 

    ③化学稳定性好,耐酸、碱腐蚀和微生物侵蚀; 

    ④结构均匀,使用寿命长,性能衰降慢; 

    ⑤制膜容易,价格便宜,原料充足。 

   因此对反渗透膜的评价指标可以从以下几个方面分析: 

1、脱盐率和透盐率 

   脱盐率――通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。 

  透盐率――进水中可溶性杂质透过膜的百分比。 

  脱盐率=(1-产水含盐量/进水含盐量)×100% 

  透盐率=100%-脱盐率 

   反渗透膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定,脱盐率的高低取决于 反渗透 膜元件表面超薄脱盐层的致密度,脱盐层越致密脱盐率越高,同时产水量越低。反渗透对不同物质的脱除率主要由物质的结构和分子量决定, 海德能反渗透膜元件 对高价离子及复杂单价离子的脱除率可以超过99%,对单价离子如:钠离子、钾离子、氯离子的脱除率稍低,但也超过了98%;对分子量大于100的有机物脱除率也可达到 98%。 

2、产水量(水通量) 

产水量(水通量)――指反渗透系统的产能,即单位时间内透过膜水量,通常用吨/小时或加仑/天来表示。 

渗透流率――渗透流率也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率,通常用加仑每平方英尺每天(GFD)表示。过高的渗透流率将导致垂直于膜表面的水流速加快,加剧膜污染。 

3、回收率 

回收率--指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。膜系统的回收率在设计时就已经确定,是基于预设的进水水质而定的。回收率通常希望最大化以便提高经济效益,但是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限值。 

回收率=(产水流量/进水流量)×100% 

二、反渗透的影响因素 

反渗透 膜的水通量和脱盐率是反渗透过程中关键的运行参数,这两个参数将受到压力、温度、回收率、给水含盐量、给水PH值因素的影响。 

1、进水压力 

  进水压力本身并不会影响盐透过量,但是进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高,使得产水量加大,同时盐透过量几乎不变,增加的产水量稀释了透过膜的盐分,降低了透盐率,提高脱盐率。当进水压力超过一定值时,由于过高的回收率,加大了浓差极化,又会导致盐透过量增加,抵消了增加的产水量,使得脱盐率不再增加。  

2.、进水温度 

温度对反渗透的运行压力、脱盐率、压降影响最为明显。温度上升,渗透性能增加,在一定水通量下要求的净推动力减少,因此实际运行压力降低。同时溶质透过速率也随温度的升高而增加,盐透过量增加,直接表现为产品水电导率升高。 

温度对反渗透各段的压降也有一定的影响,温度升高,水的粘度降低,压降减少,对于 反渗透 膜的通道由于污堵而使湍流程度增强的装置,粘度对压降的影响更为明显。 

反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感,随着水温的增加,水通量也线性的增加,进水水温每升高1℃,产水通量就增加2.5%~3.0%;其原因在于透过膜的水分子粘度下降、扩散性能增强。进水水温的升高同样会导致透盐率的增加和脱盐率的下降,这主要是因为盐分透过膜的扩散速度会因温度的提高而加快。 

3、进水pH值 

各种膜组件都有一个允许的pH值范围,进水pH值对产水量几乎没有影响;但是即使在允许范围内, PH值 对脱盐率 也 有较大影响,一方面pH值对产品水的电导率也有一定的影响,这是因为反渗透膜本身大都带有一些活性基团,pH值可以影响膜表面的电场进而影响到离子的迁移,pH值对进水中杂质的形态有直接影响,如对可离解的有机物,其截留率随pH值的降低而下降;另一方面由于水中溶解的CO2受pH值影响较大,pH值低时以气态CO 2 形式存在,容易透过反渗透膜,所以pH低时脱盐率也较低,随pH升高,气态CO 2 转化为HCO 3 - 和CO 3 2- 离子,脱盐率也逐渐上升,pH在7.5~8.5 之 间 时 ,脱盐率达到最高。 

4、进水盐浓度 

渗透压是水中所含盐分或有机物浓度的函数,含盐量越高渗透压也增加,进水压力不变的情况下,净压力将减小,产水量降低。透盐率正比于 反渗透 膜正反两侧盐浓度差,进水含盐量越高,浓度差也越大,透盐率上升,从而导致脱盐率下降。对同一系统来说,给水含盐量不同,其运行压力和产品水电导率也有差别,给水含盐量每增加l00ppm,进水压力需 增加 约 0 .007MPa,同时由于浓度的增加,产品水电导率也相应的增加。 

5、悬浮物  

水中的悬浮物就是指在水滤过的同时,在过滤材料表面残留下的物质,以粒子成分为主体。悬浮物含量高会导致反渗透和纳滤系统很快发生严重堵塞,影响系统的产水量和产水水质。 

6、回收率 

回收率对各段压降有很大的影响,在进水总流量保持一定的条件下,回收率增加,由于流经反渗透高压侧的浓水流量减少,总压降降低,回收率减少,总压降增大,实际运行表明,回收率即使变化很小,如1%,也会使总压差产生0.02MPa左右的变化。回收率对产品水电导率的影响取决于盐透过量和产品水量,一般说来,系统回收率增大,会增加浓水中的含盐量,并相应增加产品水的电导率。

膜元件的安装与拆卸

安装结束前必需消除安装间隙,即使是合格的膜壳和膜元件也会有尺寸偏差,当系统运行时由于存在安装间隙,膜元件会在膜壳内来回滑动,撞击膜壳端板,从而导致故障。

    膜元件在安装时需要采用正确的安装方法,否则系统进入运行后会出现:系统污染迅速、电导率偏高、膜元件外壳破裂,膜元件端板破裂、系统产水量低、系统运行压力高、膜元件中心管破裂等一系列故障现象。

在安装时需要考虑以下内容: 

    采用正确的安装方向:从膜壳的进水端往浓水端推进,反向安装膜元件会导致浓水密封环损坏;膜元件没有黑色密封圈的浓水端首先进入膜壳,膜元件有黑色密封圈的进水端后进入膜壳,如果反向可能导致系统运行时切向流速不够,浓差极化和污染速度增加;


    使用正确的润滑剂,推荐使用甘油(丙三醇)。严格禁止使用洗洁精、凡士林以及其它油类润滑剂,洗洁精属于阳离子表面活性剂会导致电负性的膜元件水量下降,其它油性润滑剂会导致膜元件中心管脆化损坏;


    安装结束前必需消除安装间隙,即使是合格的膜壳和膜元件也会有尺寸偏差,当系统运行时由于存在安装间隙,膜元件会在膜壳内来回滑动,撞击膜壳端板,从而导致故障。当进水侧膜壳端盖被锁定前,必需在膜壳与膜元件之间连接的适配器上安装垫片消除安装间隙。