反渗透膜性能下降原因及污染鉴别方法

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渗透是一种物理现象。当两种含有不同盐类的水，如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止，这一过程称为渗透。然而，要完成这一过程需要很长时间。但如果在含盐量高的水侧，试加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大，可以使方向相反方向渗透，而盐分剩下。因此，反渗透除盐原理，就是在有盐分的水中（如原水），施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压力到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中杂质、盐分的目的。

RO膜原理图

反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。

反渗透时，溶剂的渗透速率即液流能量N为：N=Kh(Δp－Δπ)（式中Kh为水力渗透系数，随温度升高稍有增大；Δp为膜两侧的静压差；Δπ为膜两侧溶液的渗透压差）。稀溶液的渗透压π为：π=iCRT（式中i为溶质分子电离生成的离子数；C为溶质的摩尔浓度；R为摩尔气体常数；T为绝对温度。）

反渗透通常使用非对称膜和复合膜，所用的设备主要是中空纤维式或卷式的膜分离设备。反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单，能耗低，近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水（见卤水）淡化、锅炉用水软化和废水处理，并与离子交换结合制取高纯水，目前其应用范围正在扩大，已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。

过滤膜以截留原水颗粒的大小分类，膜孔从粗到细分为微滤膜(MF)，超滤膜(UF)，纳诺滤膜(NF)和反渗透膜(RO)。MF膜孔径0.05um以上，或为1000以上分子量，以去除胶体、高分子有机物为对象。NF膜孔径为100～1000分子量。它去除的物质在UF与RO之间，以去除三卤甲烷、异味、色度、农药、可溶性有机物、Ca、Mg等。RO分离粒径为数十分子量，以去除食盐类和无机盐为对象。

水处理滤膜是固液分离技术，它是以膜孔把水滤过，将水中杂质截留，而没有化学变化，处理简易的技术，但因膜孔非常细小，相应的存在某些技术问题。在给水也有用生物膜处理原水的方法，但它与过滤膜分离技术不同。用作膜分离的叫做membrance，用作生物膜处理的膜叫做film。

设备在使用过程中除了膜性能的正常衰减外，由于污染而引起设备性能的衰减更为严重。通常的污染主要有化学垢，有机物及胶体污染，微生物污染等。不同的污染表现出的症状是不同的。不同的膜公司所提出的膜污染的症状也是有一定的差异。

污染时间的长短不一样其症状也不一样。如膜发生碳酸钙垢污染，污染时间为一个星期时，主要表现为脱盐率的迅速下降，压差缓慢增大，而产水量变化不明显，用柠檬酸清洗陶氏膜能完全恢复性能。

鉴别污染类型要综合原水水质，设计参数，污染指数，运行记录，设备性能变化及微生物指标等加以判断：

(1)胶体污染：发生胶体污染时，前处理中微滤器堵塞得很快，尤其是压差增大很快，SDI值通常在2.5以上。

(2)微生物污染：发生微生物污染时，RO设备的透过水和浓缩水中的细菌总数都比较高，平时一定没有按要求进行保养和消毒。

(3)钙垢：可依据原水水质及设计参数进行判断。对碳酸盐型水而言，如果回收率为75%时，设计时投加了阻垢剂，浓缩液的LSI应小于1;不投加阻垢剂时浓缩液的LSI应小于零，一般不会产生钙垢。

(4)对清洗液进行化学分析：取原水、清洗原液、清洗液三个样分析。

(5)可用酸洗(如柠檬酸、稀HNO3)，根据清洗的效果和清洗液判断钙垢，通过清洗液成分分析进一步证实。