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            反滲透結垢物質的控制

            來源:環保新聞網|上海市環境保護產業協會(滬環協)官方網 作者:環保新聞網|上海市環境保護產業協會(滬環協)官方網 發布時間:2012-01-03 查看次數:1460

            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品水,而給水不斷被濃縮,原水中的溶解性物質會因達到過飽和狀態而析出。這些物質按照其結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中最常見的水垢為CaC03垢。但水垢一般很少為純物質,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

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

            LSI=pH-pHS

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

            實際工程應用中,多采用以下方法來阻止CaCO3垢類的產生:

            ①對于超標的Ca、Sr、Ba類難溶鹽,應降低反滲透系統回收率,避免濃水超過溶度積。

            ②加阻垢劑,現市場上正規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水側鐵濃度達8.0ppm,濃水側SiO2濃度可達290ppm。

            ③加酸可以去除水體中的C032-與HC0 3- ,以降低CaCO3的結垢。

            ④采用傳統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到防止CaC03結垢的目的。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濟,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較經濟,同時反滲透膜對S042-的脫除率較Cl-高,因此加酸應首選H2SO4;但對有些特殊水質,加H2SO4增加的S042-會導致包括Ca、Ba、Sr的硫酸鹽沉淀,此時應選用HCl。

            二、硫酸鹽垢

            可能的硫酸鹽垢為CaSO4、BaSO4及SrSO4。一般情況下,當硫酸鹽的離子濃度積IP超過其溶度積KSP,即IP>KSP即時,根據沉淀生成與溶解理論,就有可能形成硫酸鹽垢;當IP<KSP時,則水中的硫酸鹽是穩定的。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。在實際生產中如需添加垢劑,則應根據選用的反滲透專用阻垢劑的阻垢性能進行控制。

            三、Si02垢的控制

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

             

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

            當Si02與金屬氫氧化物共存時,更易沉積。由于至今尚未開發出能有效防止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計回收率與給水中的Si02濃度存在一定的制約關系。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。

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