反渗透海水淡化脱硼技术研究现状_刘艳辉

海水淡化反渗透海水淡化脱硼技术研究现状刘艳辉,潘献辉,葛云红(国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,天津300192)摘要:硼在水中以硼酸的分子形式存在,其浓度过高对农作物和人体会产生不利的影响。由于硼的分子半径小,且不具有电性,因此反渗透海水淡化需要与其他方法相结合才能使硼含量达到饮用水的卫生要求。介绍了目前反渗透海水淡化中的脱硼方法。关键词:海水淡化;反渗透;脱硼中图分类号:TU99文献标识码:B文章编号:1000-4602(2008)24-0091-03PresentStatusofResearchonBoronRemovalinROSeawaterDesalinationLIUYan-hui,PANXian-hui,GEYun-hong(InstituteofSeawaterDesalinationandMultipurposeUtilization,SOA,Tianjin300192,China)Abstract:Boronexistsinwaterinformofboricacidmolecules.Thehighconcentrationofboronhasanegativeimpactonfarmcropsandhumanbody.Theboronhassmallmoleculeradiusandisnotcharged,thereforethecombinationofreverseosmosis(RO)seawaterdesalinationwithothermethodsshouldbeperformedtoenableboroncontenttomeetthesanitaryrequirementofdrinkingwater.Thecur-rentmethodsofboronremovalinROseawaterdesalinationareintroduced.Keywords:seawaterdesalination;reverseosmosis(RO);boronremoval基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项基金项目(2007-G05)1硼的危害硼是人和动、植物所必需的营养元素,能促进碳水化合物的运输和代谢,促进半纤维及其有关细胞壁物质的合成,促进细胞生长和分裂,促进叶绿体结构和基粒的形成,但长时间与硼化物或硼含量过高物质接触会对农作物和人体产生不利影响。硼还会对一些工业生产产生不利影响。海水中硼含量为0.5～9.6mg/L,平均含硼量为4.6mg/L。2反渗透海水淡化的除硼情况2.1脱硼存在的问题反渗透能够去除海水中99%的离子,但是对硼的去除率为80%左右。这主要是由于硼酸的分子直径小于反渗透膜的膜孔径,很容易通过反渗透膜进入产水,导致硼的去除率很低[1]。其次,因为硼在海水中主要以硼酸的形式存在,它是一种不带电荷的质子酸(电性弱),能够和膜上的有效部分以氢键的形式结合,与碳酸或水以相同的方式扩散到离子浓度低的溶液中去。2.2提高脱硼率的方法①提高pH值不同材质的反渗透膜和反渗透条件对除硼率的影响试验表明,随着溶液pH的升高,反渗透除硼率·91·第24卷第24期2008年12月中国给水排水CHINAWATER＆WASTEWATERVol.24No.24Dec.2008也随之升高;随着压力的增加,除硼率也随之增加。这是因为在碱性条件下,硼酸与羟基生成B(OH)-4,B(OH)-4带有负电荷,不能和膜上的有效成分形成氢键,从而达到除硼的目的。但是这种方法会造成钙、镁在高pH下沉淀、碳酸盐浓度增大,迅速结垢而降低出水量,高pH对膜的耐受性也会产生不利影响,并且出水的pH也需要调节,加大了制水成本。②多级反渗透法通过使用多级反渗透或纳滤膜、反渗透膜组合的工艺同样可以达到脱硼的目的。M.RodrguezPastor通过研究认为,当原水中硼含量>3.5mg/L时需要使用多级反渗透工艺,而不需要调节pH。目前,有很多工程还在二级反渗透前通过调节pH共同作用脱硼,与一级反渗透相比,这种方法工艺复杂,成本和运行费用都较高。③添加后处理的方法目前后处理多采用硼选择性树脂进行吸附脱硼,例如MasahideTaniguchi、Marie-OdileSimonnot、N.Kabay等人对不同型号和不同使用条件下的树脂脱硼进行了研究,但树脂在反复使用、洗脱、再生过程中容易破损,造成树脂的消耗,使生产成本偏高。另外,研究人员将电渗析与反渗透结合进行脱硼,如M.Turek等将电渗析作为后处理用于脱出反渗透产水中的硼,在高pH条件下使硼含量降低到0.4mg/L以下[2]。此外,还有许多人将其他材质的高性能的吸附剂应用于后处理工艺,也能有效地降低硼浓度。例如,刘茹通过研究,选择了一种天然纤维