新型抗生物污染反渗透膜阻垢剂的研制及性能_冯亮

反渗透（RO）是20世纪60年代发展起来的一种膜分离技术，操作简单、经济实用，因此发展迅速。但RO装置的浓水侧极易受到沉积物如CaCO3、CaSO4、Ca3(PO4)2、BaSO4、SrSO4、金属氧化物、硅垢和生物粘泥等的污染，缩短RO膜的寿命，使运行周期变短、费用增加。因此，进水加专用阻垢剂是保障RO系统稳定运行的重要前提条件[1-2]。目前，针对各阻垢剂单体性能研究较多，但对阻垢剂单体的添加与细菌生长关系之间的研究还非常少[3-8]。本研究选取11种国产RO阻垢单体，研究各单体及研制的复合型阻垢剂阻碳酸钙垢和抗微生物污染性能等指标，为RO阻垢剂配方的筛选和优化以及研究RO阻垢剂的阻垢机理提供依据。1试验部分1.1主要试剂选取国内常用的有机膦酸盐和聚羧酸类等阻垢剂9种：2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸（PBTC）、氨基三亚甲基磷酸（ATMP）、小分子有机膦RO1和RO2、羟基亚乙基二膦酸（HEDP）、膦基聚马来酸（JN518）和聚马来酸（HPMA）、氨基丙磺酸-丙烯酸共聚物（ZF322-SG）、多氨基多醚基亚甲基膦酸（PAPEMP）；2种绿色阻垢剂：聚环氧琥珀酸（PESA）和聚天东氨酸（PASP）；2种进口阻垢剂：PTP0100和MDC220。1.2方法阻碳酸钙、硫酸钙垢性能的测定：配制一定体积的试验用水，加入一定剂量的阻垢剂，置于50℃左右的恒温水浴中进行水浴加热，温度升至80℃时开始恒温并计时。恒温后过滤试验水，滤液用EDTA直接滴定法进行剩余钙离子的测定，并以不加阻垢剂的试验水作为空白，计算阻垢率η：η=(ρ1-ρ2)×100%/(ρ0-ρ2)。式中，ρ0为试液试验前实测离子的质量浓度，ρ1和ρ2分别为加与不加（空白）阻垢剂的试液试验后离子的质量浓度。细菌总数试验的测定：在一定量蒸馏水中加入各阻垢剂单体，放置一定时间后，经稀释梯度法，琼脂为培养基，37℃恒温培养48h，计数细菌总数。2单体阻垢剂性能2.1阻碳酸钙垢9种阻垢剂单独对碳酸钙的阻垢作用试验结果如表1所示。由表1可知，pH=7.5时，EDTMP、HPMA、ZF322和PESA的阻垢效果较差，PASP基本上没有阻碳酸新型抗生物污染反渗透膜阻垢剂的研制及性能冯亮，张兰，李义久，相波（同济大学化学系，上海200092）摘要：对国产11种反渗透阻垢剂进行静态阻碳酸钙垢试验，并对各单体抑制微生物污染性能进行了研究。投加量为3mg·L-1时，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、羟基亚乙基二膦酸、小分子有机膦RO2和氨基三亚甲基磷酸对碳酸钙的阻垢率超过80%。对阻硫酸钙垢进行正交试验表明，RO2与氨基三亚甲基磷酸有较强协同效应。在上述试验基础上，添加杀菌剂进行复合型反渗透膜阻垢剂的研制。结果表明，复合型阻垢剂A3阻碳酸钙达65%以上，阻硫酸钙达12.2%；3种复合型阻垢剂对碳酸钙的阻垢率均超过60%，抗微生物污染等性能与进口阻垢剂效果相当，成本仅为进口阻垢剂的1/4；复合型反渗透膜阻垢剂可有效控制反渗透系统结垢及微生物污染。关键词：反渗透；抗污染阻垢剂；细菌总数；协同效应中图分类号：TQ085＋·412文献标识码：A文章编号：1000-3770(2009)12-044-04收稿日期：2009-04-09作者简介：冯亮（1985－），男，硕士硕士生，主要从事反渗透膜阻垢剂的研究联系电话：13564950273；E-mail：fengliang54321@163.com第35卷第12期2009年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.12Dec.,200944DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2009.12.013钙垢的作用，其余各单体阻垢率都在80%左右；pH=8.5时，各单体阻碳酸钙率都有所下降，PBTC下降最少，阻垢率仍有61%。试验证明，小分子有机膦PBTC对碳酸钙的阻垢率较高，因为其含有1个膦酸根基团和3个羧酸基团，容易吸附在碳酸钙晶体的特定表面，故能阻止碳酸钙的进一步生长。2.2最佳投加量的确定结合上述单体试验的结果，选取了阻垢效果好的PBTC、ATMP、HEDP及RO2进行投加量对阻垢效果的试验，试验条件同上，结果见图1。由图1可知，这4种阻垢剂在投加量达到3mg·L-1左右时即达到较好的阻垢效果。投加量的上升对阻垢效率的提高没有太大的影响。投加量为1mg·L-1时，HEDP的效果最好，达到75%，投加量为3mg·L-1时，PBTC的效果最好，超过85%。2.3单体抗微生物污染一般认为，含磷量高的物质容易引起微生物的繁殖。但实际情况中，微生物的生长条件十分复杂，试验了阻垢剂单体和微生物生长之间的关系。在500mL蒸馏水中添加各阻垢剂单体2mg·L-1，放置7和11d后测细菌总数，试验结果见