張啟元 （浙江玉泉環(huán)境工程有限公司 313023）

緒言

反滲透是借助一定的工作壓力使溶液中的溶劑 （一般常指水）通過(guò)反滲透膜而分離出來(lái)的過(guò)程，因?yàn)樗妥匀粷B透的方向相反，故稱(chēng)為反滲透。 根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以達(dá)到使用大于滲透壓的反滲透方法達(dá)到進(jìn)行分離、提取、純凈和濃縮等目的。 反滲透的對(duì)象主要是分離溶液中的離子范圍，這種方法實(shí)施過(guò)程中由于分離過(guò)程不需加熱，沒(méi)有相的變化，因此具有耗能較少、設(shè)備體積小、操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)性能、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。筆者通過(guò)對(duì)反滲透結(jié)垢的現(xiàn)象、 特點(diǎn)討論， 提出相關(guān)的預(yù)防途徑，進(jìn)而對(duì)日后化工領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐具有一定參考價(jià)值。

一、反滲透結(jié)垢現(xiàn)象分析

眾所周知，水中含有大量的鐵、錳、鋁、等重金屬離子，當(dāng)其含量高時(shí)，在膜表面易形成氫氧化物膠體，產(chǎn)生沉積現(xiàn)象，故應(yīng)在預(yù)處理工藝中去除鐵、錳、鋁、等，使之達(dá)到規(guī)定指標(biāo)。

水中的硫酸根 （SO42-）、 碳酸根 （CO32-） 和重碳酸根（HCO3-）和水中鈣、鎂離子結(jié)合易產(chǎn)生硫酸鹽、碳酸鹽沉淀，應(yīng)計(jì)算硫酸鹽、碳酸鹽的溶度積，其溶度積隨離子強(qiáng)度而不同，當(dāng)濃水中的離子濃度超過(guò)離子溶度積時(shí)， 膜面就會(huì)析出鹽類(lèi)的沉淀，并且在反滲透膜面上會(huì)析出鹽類(lèi)（如硫酸鹽、碳酸鹽）沉淀。并當(dāng)水中含有多量二氧化硅時(shí)也易產(chǎn)生沉淀。

反滲透結(jié)垢現(xiàn)象是指：反滲透膜表面出現(xiàn)濃度較大的情況，膜表面離子濃度高時(shí)形成過(guò)飽和溶液， 內(nèi)在的鹽份會(huì)呈晶體析出，如硫酸鹽、碳酸鹽等。 晶體的析出會(huì)形成晶核，最為直接的表現(xiàn)便是反滲透膜表面出現(xiàn)結(jié)垢，將膜堵死。 諸如以下幾種現(xiàn)象：

1、碳酸鹽類(lèi)——脫鹽率明顯降低；進(jìn)出口壓差中等程度增加；裝置產(chǎn)水量略有降低。

2、硫酸鹽類(lèi)——脫鹽率略有的降低；進(jìn)出口壓差增加較大；裝置產(chǎn)水量明顯降低

3、金屬氫氧化物——脫鹽率迅速降低；壓差迅速降低；產(chǎn)水量迅速降低。

二、反滲透結(jié)垢預(yù)防

1、通過(guò)離子軟化

組成水質(zhì)硬度成份的鈣、鎂離子，與離子交換劑中的鈉離子（或氫離子）進(jìn)行交換，水中鈣、鎂為鈉（或氫）離子所取代，從而獲得水質(zhì)軟化的效果，其基本反應(yīng)式如下：

軟化：

離子交換軟化水處理， 可以使出水中的殘余硬度降得很低（小于0.05 毫克當(dāng)量/升），

即水通過(guò)鈉離子交換器后，水中的Ca+、Mg+被置換成Na+。

當(dāng)水中的鈣、 鎂離子微量時(shí)就難于在反滲透膜表面形成結(jié)垢。

2、通過(guò)投放阻垢劑

阻垢劑可以很好的防止反滲透膜結(jié)垢的發(fā)生， 其原理是通過(guò)對(duì)晶核的吸附而使難溶鹽減少與晶核的接觸， 降低難溶鹽的形成概率。

在水處理中常用的阻垢劑有聚磷酸鹽,有機(jī)磷酸、膦羧酸、有機(jī)膦酸脂、聚羧酸。

①最常使用的聚磷酸是三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉， 主要是為了防止CaCO3 的生成。 機(jī)理為長(zhǎng)鏈陰離子同碳酸根發(fā)生置換反應(yīng)；

②HEDP 和EDTMP 對(duì)碳酸鈣和水合氧化鐵或硫酸鈣的結(jié)垢出現(xiàn)有很好的抑制作用；

③擁有低毒性和高水解性的有機(jī)膦酸酯對(duì)硫酸鈣結(jié)垢的處理有比較明顯的作用，但不適合碳酸鈣垢的除垢；

④用量較少便可起到作用的聚羧酸類(lèi)化合物有著很好的除碳酸鈣水垢功效。 一般使用的聚羧酸類(lèi)化合物為聚丙烯酸以及水解馬來(lái)酸酐等。

阻垢劑自身具有還原性，對(duì)水中多余的氧化劑有去除效果，使水中的硫酸鈣和硫酸鎂等鹽類(lèi)的Ksp 值成倍增張， 溶解平衡方向開(kāi)始向溶解方向移動(dòng)。 將晶體進(jìn)行溶蝕，使其無(wú)法形成反滲透膜結(jié)垢。 是一種具有保護(hù)反滲透裝置功能的除垢方法。

3、通過(guò)PH的調(diào)節(jié)

水中的碳酸和重碳酸平衡與PH 值有著密切關(guān)系，將反滲透進(jìn)水的pH 值調(diào)節(jié)在一定的范圍內(nèi)，可以對(duì)防止反滲透的結(jié)垢起到一定作用。

水中的總堿度、 游離二氧化碳和PH 在PH＜8.3 時(shí)的近似計(jì)算為：

關(guān)于pH 的調(diào)節(jié)可通過(guò)如下方法進(jìn)行：當(dāng)原水的pH 值偏高時(shí)，需要加入一定量的酸對(duì)CaCO3、Mg(OH)2 結(jié)垢進(jìn)行控制；當(dāng)原水的pH 值偏低時(shí)，需要加一些堿增大脫鹽率，同時(shí)還可以對(duì)SiO2 結(jié)垢進(jìn)行控制；對(duì)于特種分離體系，可以采用加酸或者加堿以調(diào)節(jié)pH 值，加大或減小特定組分的脫除率。

結(jié)語(yǔ)

反滲透技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛， 對(duì)海水或者苦咸水的淡化有著重要的技術(shù)中作用，同時(shí)還可以同離子交換器相結(jié)合，進(jìn)行高純水的制取，為化工工業(yè)和電廠(chǎng)的鍋爐提供用水。 預(yù)防反滲透結(jié)垢的方法占據(jù)著重要的地位，在生產(chǎn)中不容忽視。

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