反渗透膜寿命与污染类型鉴别

反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.5～10nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。有的高分子材料对盐的排斥性好，而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团，因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。

一、反渗透膜应具有以下特征：

1、在高流速下应具有高效脱盐率；

2、具有较高机械强度和使用寿命；

3、能在较低操作压力下发挥功能；

4、能耐受化学或生化作用的影响；

5、受pH值、温度等因素影响较小；

6、制膜原料来源容易，加工简便，成本低廉。

反渗透膜的结构，有非对称膜和均相膜两类。当前使用的膜材料主要为醋酸纤维素和芳香聚酰胺类。其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式。可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作，主要用于纯水制备和水处理行业中。

二、反渗透原理

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，它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。反渗透所用的设备，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，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。

三、反渗透膜的反渗透膜寿命

设备在使用过程中，除了性能的正常衰减外，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。在工程中我们发现，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，用柠檬酸清洗能完全恢复性能。污染时间为一年（某纯水机），盐通量由最初的2mg/L上升为37mg/L（原水为140mg/L～160mg/L），产水量由230L/h下降为50L/h，用柠檬酸清洗后，盐通量降为7mg/L，产水量上升至210L/h。再者污染往往不是单一的，其表现的症状也有一定的差别，使得污染的鉴别更困难。

四、反渗透膜的鉴别污染类型

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，通常伴随着以下两个特性：A、前处理中微滤器堵塞得很快，尤其是压差增大很快。B、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。防止超滤RO膜性能的损坏。新的反渗透膜元件通常浸润1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后贮存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情况下，贮存1年左右，也不会影响其寿命和性能。当塑料袋开口后，应尽快使用，以免因NaHSO3在空气中氧化，对元件产生不良影响。因此膜应尽量在使用前开封。设备试机完后，我们采用过两种方法保护膜。设备试机运行两天（15～24h），然后采用2%的甲醛溶液保养;或运行2～6h后，用1%的NaHSO3的水溶液进行保养（应排尽设备管路中的空气，保证设备不漏，关闭所有的进出口阀）。两种方法均可得到满意的效果。第一种方法成本高些，在闲置时间长时使用，第二种方法在闲置时间较短时使用。

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、可用1/4英寸的PVC塑料管插入组件中测试组件不同部位的性能变化进行判断。

5、根据设备性能的变化判断污染的类型。

6、可用酸洗（如柠檬酸、稀HCl），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。

7、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。在确定了污染的类型后，可按1中的方法清洗，然后消毒使用。在不能确定污染的类型时，通常采用清洗+消毒+0.1%HCl（pH为3）的步骤清洗。