反渗透药剂的使用
栏目:行业动态 发布时间:2017-09-15




反渗透药剂


        反渗透为目前全球公认的制造脱盐水最有效的技术之一,时至今日电力、煤化工、焦化炼化、海水淡化、食品、化妆品等方方面面已经无法脱离该技术。


        反渗透技术是膜分离技术,目前普遍采用的卷式膜,在设备运行过程中极易造成膜的生物及化学污染,从而导致系统供水压力和清洗频率增加,出水量或脱盐率下降,严重的情况下甚至使膜元件提前报废。

而为确保RO系统能经济、安全、平稳的运行,除了装置可靠的设计和元器件的选择以及完善的运行管理外,选择合适的反渗透膜专用药剂防治或减缓污染显得至关重要。


       反渗透设备常用药剂包括阻垢剂、杀菌剂、清洗剂,阻垢剂顾名思义其主要作用是阻止或减缓RO膜表面无机垢的形成,再配合使用杀菌剂削减生物污堵的情况下达到减少前端药剂使用量、降低清洗频率、减少清洗投入、降低能耗等作用,真正实际的为企业节约成本。


阻垢剂

       污染物的形成在反渗透设备运行中是不可避免的,主要污染物有两种无机物污染和生物污染,其中无机物污染可以通过选择合适的阻垢剂加以缓解。


       反渗透阻垢剂的发展历程与反渗透技术的应用历程是相吻合的,从设备被普遍使用开始“酸”成为了最初的阻垢剂用于减缓结垢;随着科学家的不断研究,六偏磷酸钠及其它磷酸盐产品逐步走入用户的视线,而现今市场上阻垢剂种类繁多其中包括有机和无机酸、基础磷酸类和改性磷酸类、聚丙烯酸类和多元聚合物类等等。改性磷酸盐产品由于应用时间悠久、性能优异且环境相对友好,所以目前仍然占市场主导地位。而聚合物类产品虽在阻垢性能上稍有不足但在环保和特殊水质上也有突出表现;有机和无机酸产品胜在价格低廉,在进水水质优异的地区仍然保存着一定的市场,另外在饮用水制造业上也有应用。


       有机磷和聚合物类反渗透阻垢剂的工作原理一般是以阀值抑制、晶格畸变、分散、螯合等功效中的一种及多种协调作用于水中的各类离子之上,从而降低结垢倾向、减缓结垢。美国AWC(American Water Chemicals)公司的阻垢剂产品在此点上将多种功效集于一身,在全年市场上占有相当的比重。


 阀值抑制:当晶种开始形成时阻垢剂吸附到晶种上,成为其他离子吸附的障碍,从而阻止晶体的生长。


 晶格畸变:阻垢剂可以干扰晶体的生长,(晶体结构不完善)导致球形结构的出现。畸形的晶体与(完美)的晶体相比更加不稳定,因此也更容易重新溶解。(图例-)


 分散:阻垢剂沉积在已经形成的(小)晶体上,阻垢剂本身带有负电荷,使得晶体互相排斥,从而阻止了晶体凝聚在一起形成更大的晶体。(图例二)


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 螯合:有的阻垢剂分子能够起到“捆绑”金属离子的作用,通过与金属阳离子竞争,阻垢剂能够推迟不溶性盐的形成。这种螯合作用与对已经形成的金属盐(如氢氧化铁)的分散作用相互协同,从而进一步推迟了无机物的污染。(图例三)


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       一款阻垢剂的选择,首先要考虑进水水质,如果水质变化比较大,要以最差的水质为依据,特别是废水,其水质复杂且变化较大,因此要求上游排入废水系统的废水要有严格的控制并适当分流,而在进入反渗透膜之前要做好前处理工作,尽可能的达到反渗透进水要求。实际对阻垢剂的选择,第一要了解进水的基本情况,所以一份水质报告是必不可少的,能够适用于宽泛PH值的阻垢剂可以大大降低设备酸碱的使用量,例如美国AWC公司的产品通常情况下PH值可适用范围为5-9,较为理想 。其次进水中各种离子浓度如何更是同进水结垢倾向相联系,好的阻垢剂能够在高的结垢倾向下正常运行且加量较少,例如美国AWC公司的AWC A-102产品能有效控制碳酸钙、硫酸钙、硫酸锶结垢,碳酸钙的 LSI高达+3.0尚不致结垢。而DOW公司ACUMER 4450和ACUMER 5000 更是能够对水中二氧化硅、金属颗粒等有非常好的分散效果。 一款阻垢剂的选择不单只看以上二个重点还应该关注药剂是否同RO膜原件相配套,是否有膜厂商推荐、是否有完善的监督和监测、各类认证是否齐全。


       确定阻垢剂品牌以后,阻垢剂的使用量需要利用品牌供应商的加药软件进行数据测算,数据测算的准确程度取决于品牌供应商数据库的完善程度,例如AWC、DOW等少数厂家提供的数据库均有20年以上历史的沉积,数据测算相对精准到位。


       阻垢剂在实际使用中的投加量的控制也要做到准确,药剂并不是投入量越大效果就越好的,往往大的投加量反而会造成膜原件的污堵。一款质量稳定、性能可靠且认证齐全、后续服务到位的阻垢剂产品在用户使用过程中能够为客户带来意想不到的收益。


杀菌剂

       生物污染最常见也是最严重的问题,特别是当水源为地表水或富含细菌的进水,因而控制水中微生物的活动尤为重要,正确的设计和预处理操作是防止出现微生物污染的先决条件。设备运行中以连续或脉冲式投加杀菌剂能够很好的对生物结垢进行干预,从而达到减缓结垢的作用。反渗透膜杀菌剂的选择应严格避免使用氧化型杀菌剂尤其是含氯型以免造成反渗透原件氧化失效,各大膜厂商的产品手册中均建议使用非氧化型杀菌剂以保证反渗透原件的安全运行。如今反渗透系统杀菌尤其是在快速杀菌方面,DOW化学在收购罗门哈斯以后占据了当仁不让的地位。


     对于一款杀菌剂的选择应遵循以下几点

 与膜原件本身兼容

 与使用的阻垢剂兼容

 不应透过膜进入产水中

 能发挥较快的消毒作用

 可生物降解


       由于系统微生物的种类繁杂、加之水源、天气、气温变化等诸多外部因素都能够直接或间接的影响微生物生长和繁衍,为此在选择杀菌剂的时候,需要对水中微生物情况有一定了解,条件允许的情况下建议进行微生物培养及杀菌剂测试,做到杀菌剂使用具有针对性且用量合理,从而减少运行成本。


清洗剂

       阻垢剂和杀菌剂是反渗透系统在运行当中不可或缺的药剂,然而设备经过长时间的运行,污染物会缓慢累积当在线清洗已经无法很好的还原膜性能的时候,反渗透组件需要进行离线清洗。常规判断需要进行离线清洗的指标为(设备标准化下):

 产水量低于正常值的10-15%

 脱盐率降低15%

 膜管间压差大于15%


       由于每个膜厂家在膜原件的制作工程中采用的工艺不同,所以在酸碱清洗时PH值范围及温度难受能力不同,同时清洗效果也有较大差别,DOW的产品是目前PH值耐受度最宽泛的,可承受范围为1-14。一般反渗透设备的离线清洗除去常用的酸和碱外还会用到一些特殊药剂以针对难处理污垢,例如美国AWC公司的C-234、C-237酸碱清洗剂配合使用可有效的去除钙、钡和锶的硫酸盐以及氟化钙结垢。


       合理的使用反渗透药剂能够使企业的纯水设备保持健康、良好的运行状态,延长设备使用时间从而大大节约使用成本。


AWC药剂


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