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行业动态

探讨水化学对反渗透的影响
时间:2018-12-22 10:51:42

本文尝试从水的化学特性等方面进行分析,对反渗透设计和运行中的注意事项进行剖析,从而找出反渗透设计和应用的注意事项,并进行合理规避。

  生水水源中一般的离子组成如下:

  阳离子———钙、镁、钠、钾

  阴离子———重碳酸根、碳酸根 、氢氧根(碱度)、硫酸根、氯根、氟根、硝酸根

  还有一部分含量少但有非常重要意义的离子,包括下面这些:

  阳离子———铁、锰 或其他、铝、钡、锶-、铜、锌-

  阴离子———硫、磷酸根、硅-

  这些离子决定着水的pH值和浊度。对反渗透给水的分析,既要包括含量很多的生水水源中的离子和pH值,也要包括含量很少但是很重要的离子以及浊度。尤其是今年,随着反渗透系统逐步应用,人们对第一部分离子所引起的浓水侧结垢的问题认识逐渐深入,但是对第二部分的离子所引起的反渗透污染和结垢问题却没有足够重视。当然,我们通过新型阻垢剂实现对第一部分离子引起结垢的阻垢分散已经初见成效,但是对第二部分离子结垢问题的忽视可能引发更加难以处理的结果。因此,我们尝试从水的化学特性角度分析第二部分离子化学特性以及对反渗透的影响,近而对反渗透的设计与应用提供积极建议与思考。

  一、 铁和锰

  铁和锰呈现原态时,容易溶解;呈现氧化状态,不易溶解。在自然水体中,铁作为最常见的金属离子因为是氧化状态,所以非常难以溶解,对反渗透系统造成非常大的污染。比如设备的管道、水箱等用碳钢制造的设备,如果不做防腐处理或者防腐处理不到位,就容易我们俗称的生锈,然后如果受到酸性物质的腐蚀,这个问题就更加突出。因此,如果反渗透侧重铁或者锰的浓度超过一定浓度,就应该立即采取措施。

  如果反渗透设计不好,使得空气进入造成铁或者锰氧化,铁或锰将会被氧化成三价不溶解状态造成膜元件污染。膜元件污染近而催化反渗透膜元件污染。正如我们所讲到,铁和锰呈现原态时,容易溶解。因此,如果将铁或者锰通过化学反应还原到原状态,它们就不会对反渗透系统造成污染。

  二、铝

  铝与铁在许多地方比较相似,它们都有很大的活性。像铁一样,铝与氧结合成不溶解的氧化物。这就决定铝对反渗透设备的危害也是非常大,如果处理不好这一问题,将直接导致反渗透设备的应用。这两种金属都能与带负电的有机胶体结合成为复杂的化合物;当有硅酸根存在时,都很容易沉淀。

  铝在水的pH值过高或过低时的溶解性很好,而在反渗透正常运行的pH5。0 8.0 时,铝的溶解性不好。因此,如果市政水处理站用铝盐或偏铝酸钠加药系统,并且反渗透有加酸处理时,应注意铝对膜元件的污染。如果发生此类状况,加酸位置应置于多介质过滤器前。

  

  三、铜和锌

  通常,在自然水体中,很难觉察到铜和锌的存在,但是,从水输送管的管材中很可能带入痕量的铜和锌。铜和锌在pH升高时将会析出溶液,反渗透系统中,铜和锌常常以浓缩盐的形式析出。

  因为正常pH的给水中,铜和锌的浓度总是很低,所以只有当它们通过反渗透的时间超过结晶析出的时间时,才对反渗透造成影响。对反渗透给水中铜和锌的分析,最初是考虑到使用复合膜的原因。作为一种过渡金属元素,铜和锌可以增强氧化剂的氧化性。这在使用复聚合膜的系统中应加以注意,尤其是当使用过已酸或过氧化氢对系统消毒时。

  四、硫和磷

  硫有时会在浅井或深井水中被发现,它们以溶解气体硫化氢的形式存在,如果被空气中的氧所氧化或被加入到水中的杀生剂所氧化,硫将以单质硫的形式析出溶液,而造成突发的硫污染问题。正常运行时,给水中即使有硫而不存在氧化条件下,反渗透系统也能正常运行。

  磷:化合价为- 3,有很强的负电性和与多价阳离子反应的活性。磷酸钙在pH值中性时的溶解度受到限制,高pH值时溶解度甚至更低。如果反渗透给水中磷酸根的浓度达到很高而且给水未被酸化处理过,则磷酸盐就会在反渗透系统中析出溶液。随着给水向反渗透下游膜组件的推进,纯水不断渗透过膜,浓水中磷的浓度逐渐增加,浓水pH也将增大。

  五、钡和锶

  钡和锶作为碱土金属中溶解性最低的盐类,他们的浓度分析必须值得我们重视。在对钡和锶进行考虑时候,要着重考虑温度对钡和锶产生结垢的影响。钡和锶必须监测到μg/Lmg/L数量级,在咸水中,如果钡浓度过大并与硫酸根共存时候,他们的浓水侧就很容易析出硫酸钡沉淀在膜表面结垢。如果钡以更大的浓度与硫酸根共存,在原水中形成硫酸钡,它就会促进硫酸钙和硫酸锶垢的形成从而引起大量的沉淀。钡和锶的硫酸盐垢极不容易再溶解;因此,应采取很严格的防止这些盐类沉淀的措施

  六、硅

  大多数水源溶解性硅的含量在1100毫升。过饱和的硅能够自动聚合形成不溶性的胶体硅或胶状硅,引起反渗透膜元件污染。在反渗透中硅是特别值得注意的、危险的离子,这是因为它一旦从溶液析出就非常稳定。在pH9 以下,硅一般以硅酸的形式存在。在较低 pH 值下,硅酸可以聚合形成胶体(即胶体硅)。如果水的pH超过8,硅酸就离解出硅酸根离子。在高pH值时,它可以与钙、镁、铁或铝结合成盐而沉淀。

  硅结垢的发生大多数为水中存在铝或铁,即形成硅酸铝或硅酸铁。硅和硅酸盐很难再溶解。如果结垢不太严重的话,酸式氟化氨溶液有时可以成功地清洗硅垢。然而,酸式氟化氨是一种有害化学品,必须考虑怎样对它进行排放处置的问题。当原水硅酸盐含量较高时,可投加石灰、氧化镁(或白云粉)进行处理。硅的溶解度与温度、pH值关系很大。如果反渗透给水中硅的浓度超过20mg/L,就应估算硅沉淀的可能性。

  

  总结:反渗透技术推广和应用,让我们认识到在对水化学性质的认识时候,千万不能忽视那些微量离子,他们直接影响着反渗透设备的设计、应用与运作。通过对水化学特性的认识,让我们认识到阳离子铁、锰 或其他、铝、钡、锶-、铜、锌,以及阴离子硫、磷酸根、硅的重要性及其对反渗透设备结垢的原因,通过对他们化学特性的解读,从而为反渗透设备的设计提供了技术的支持。

文章摘自:中国论文网


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