海水淡化反渗透聚酰胺膜的清洗_阮慧敏

反渗透海水淡化法是目前海水淡化的主要方法，它具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高和能耗低等优点[1]。但在使用过程中膜易受污染是这种方法一个主要问题，这造成系统性能（脱盐率和产水量）的下降、组件进出口压差的升高、操作效率的降低，并引起不定期的停产、事故多发及膜组件的更换等，从而使操作费用大增。控制反渗透膜污染一般集中在海水的预处理，经验表明只对海水预处理是不够的，无论预处理系统如何完善，日常操作如何严格，在长期运行中膜的表面上会逐渐有各种污染物的沉积而引起膜的污染，而反渗透技术经济性在很大程度上受膜污染的影响[2]。实际上，膜的可靠性是目前阻碍膜技术推广应用的关键之一，而污染问题又是影响其可靠性的决定性因素。膜的定期清洗是防治膜污染的主要措施之一，膜清洗可将膜表面的污染物去除，使膜的性能得到最大限度的恢复。膜污染分析及膜清洗的研究已成为膜分离技术研究中的一个热点问题[3-6]。本文针对海水淡化反渗透膜的污染问题，考察了三种化学清洗剂在不同浓度、不同时间的条件下，对膜的清洗效果的影响，从而找出一种最佳的膜清洗方法。1试验部分1.1海水淡化反渗透膜试验所用的膜来自嵊泗某反渗透海水淡化工程中受污染的聚酰胺膜元件。试验时通过解剖来取得20cm2左右的膜片，进行测试。1.2化学清洗剂化学清洗剂分别用盐酸溶液、氢氧化钠溶液和混合清洗剂氢氧化钠加金属螯合剂乙二胺四乙酸二钠溶液。这些清洗剂在商业清洗污染反渗透膜产品中是最常用的化合物。试验所用试剂均为分析纯，将其溶解于新鲜去离子水制成试验水样。1.3膜性能测定试验装置图1所示为用于测定膜性能的实验室规模的试验装置，由原液槽、隔膜泵、调节阀、压力表、管路等设备组成。组件1、组件2、组件3，为用于固定膜片的装置。测定时原溶液通过泵，在一定的压力下进入组件1至组件3，通过膜的过滤，浓缩液由调节阀控制经过管路回到原液槽，透过液则流入烧杯，用于测海水淡化反渗透聚酰胺膜的清洗阮慧敏，裘俊红，沈江南，水银杰（浙江工业大学化学工程与材料学院，浙江杭州310014）摘要：针对反渗透法海水淡化时所造成的反渗透膜污染，采用模拟试验考察了三种化学清洗剂在不同浓度、不同时间的条件下，对反渗透膜清洗效果的影响。关键词：反渗透；膜污染；膜清洗；海水淡化中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-3700(2008)12-047-03修改日期：2008-10-08基金项目：浙江省教育厅科研项目（20060803）作者简介：阮慧敏（1976-），女，讲师，主要从事膜分离技术和海洋资源开发方面的研究联系电话：13868133450；E-mail：rhm_@163.com。��������������������������������图1膜性能测定试验装置Fig.1Testequipmentofmembraneperformance第34卷第12期2008年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.34No.12Dec.,200847DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2008.12.013定膜的产水流量和电导率。测试条件为：原液：NaCl32000mg·L-1，压力5.5MPa，膜面积20cm2，温度25℃；污染原膜：产水流量35mL·h-1，产水电导率：634μS·cm-1；新膜的理论值：产水流量55mL·h-1，产水电导率240μS·cm-1。1.4膜清洗试验配制不同的清洗剂，将400mL清洗剂溶液倒入500mL烧杯中，把膜片浸入恒温25℃的清洗液中1～6h。浸洗结束后取出膜片用去离子水浸洗10s，之后用膜性能测定试验装置进行测定。本文以产水电导率来评价清洗剂清洗效果。脱盐率和产水电导率的关系为：Ry=Cf-CpCf×100＝1-CpCfCC×100（1）式中：Cp为产品水电导率，μS/cm；Cf为进水电导率，μS/cm；Ry为脱盐率。从式（1）中可知，产水电导率越大，脱盐率越小，产水电导率越小越好，这样产品水越纯净，脱盐效果越好。2结果与讨论2.1膜污染物的初步分析试验所用的膜为聚酰胺海水淡化反渗透膜，解剖开的膜元件的膜表面被黄色的附着物所覆盖。越靠近进水端污染物越多，轻轻地抹去污染物呈现膜片本来的颜色。采用Hitachis-4700场发射扫描电子显微镜（日本日立公司）分析污染膜的面貌，试验见图2。可以看出，污染膜表面堆积着大量污染物，初步确定污染物可能包括碳酸钙晶体、生物膜、无机物、胶体、金属氧化物等。2.2盐酸清洗酸清洗剂可以溶解去除矿物质和DNA。不同浓度的盐酸清洗时间与膜产水流量和产水电导率的关系如图3所示。从图3中可知，随着清洗时间的延长，一般产水流量逐渐增加，达到一定值以后趋于平缓状态，说明膜已基本清洗干净，但产水电导