膜污染解决方案
作者：GK Dhawan，1985年
膜污染简介
所有膜的性能都会随着时间的推移而下降。性能下降的主要原因之一是膜表面沉积的物质。虽然“污垢”一词指的是膜上任何物质的沉积，但膜表面的沉积可能由以下原因造成：
- 污垢
- 缩放
污垢
膜污染是由于反渗透系统进水中可能存在悬浮物或乳化物造成的。这些物质的例子包括：二氧化硅、油、粘土、铁、硫和腐殖酸。这些物质可能以极细的颗粒或胶体形式存在。即使是反渗透系统上游使用的典型5微米滤芯也可能无法完全去除这些污垢。
膜污染和结垢
进水中所有物质（溶解物和悬浮物）的浓度在膜表面附近最高。当渗透液通过膜去除时，所有杂质都留在膜表面附近。膜表面附近的水层（边界层）中溶解物和悬浮物的浓度不断增加。这些浓度最终达到某个稳定水平，具体取决于进水流速、膜元件回收率和膜渗透液通量（每天每平方英尺渗透液产生的加仑数）。
务必遵循膜制造商关于最小进水流量、最大膜元件回收率和最大膜元件通量的建议。这些建议基于膜元件的尺寸和待处理进水的水质。边界层中溶解和悬浮固体的浓度决定了膜的性能。浓度越高，渗透压就越高，悬浮固体越容易凝结并附着在膜表面，也就越容易结垢。保持膜的良好运行条件是最大程度减少膜污染的关键预防措施。
阻垢剂注入
对于非住宅系统，避免碳酸钙和硫酸钙结垢的另一种方法是使用阻垢剂。这些阻垢剂直接注入筒式过滤器上游的给水中。阻垢剂的剂量取决于给水分析，但通常在 2 至 5 ppm 之间。简而言之，阻垢剂会延缓结垢过程。这种延迟足以避免碳酸钙和硫酸钙在膜表面沉淀。由于这种延迟的时间有限，因此在系统关闭时可能会发生结垢。因此，在关闭时用渗透水或给水冲洗膜是一种很好的做法。通过这种冲洗，膜中的浓缩溶液会被渗透水或给水取代。
分散剂注入
对于悬浮物或胶体物质，可在进水中注入分散剂。分散剂的常用剂量为10 ppm。分散剂可防止细小悬浮固体凝结并沉积在膜表面。正确使用分散剂可以最大限度地减少难以预过滤的颗粒物造成的污染。
酸注入
调节给水pH值是控制碳酸钙结垢的另一种方法。通过注酸降低给水pH值的最终效果是将碳酸氢盐碱度转化为二氧化碳，从而防止碳酸钙的形成。出于操作和安全考虑，住宅或小型商业系统不采用注酸法。
减少恢复
膜回收率定义为该膜的渗透流量与进料流量之比。增加进料流量可以降低回收率。降低回收率的另一种方法是降低操作压力。较低的操作压力会导致渗透量减少。如果进料流量能够保持在原始值附近，则回收率会降低。
降低回收率的效果是降低反渗透系统中所有物质的总浓度。降低系统回收率还可以实现更有利的边界层条件。
膜清洗
即使对反渗透系统采取了所有预防措施，膜仍会受到一定程度的污染。清洁膜可以提高膜的性能。可以使用膜制造商认可的清洁液来清洁膜。清洁家用反渗透系统中使用的膜并不经济。
结论
通过合理的设计和操作条件，可以最大限度地减少膜污染和结垢。在设计和操作反渗透系统时，必须考虑控制膜污染的重要变量。
相关文献：
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膜清洁指南 |
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膜清洗和支持化学品 |