當難溶鹽(yán)類在膜元件內不斷被濃縮且超過其溶解度極限時,它們就會在(zài)反滲透或納濾膜膜麵上發生結垢,如果反滲透水處理係統采用50%回(huí)收率操作時,其濃水中的鹽(yán)濃度就會增加到進(jìn)水濃度的兩倍,回收率越高,產生結垢的風險性就越大。目前處於水源短缺或對環境影響的考慮,設置反滲透濃水回收係統以提高(gāo)回收率成為一種習慣做法(fǎ),在這種情況下(xià),采取精心(xīn)設計(jì)、考慮周全的結垢控製措施和防止微溶性鹽類超過其溶解度而引發沉澱與結垢尤為重要。 1、加酸 大多數地表(biǎo)水(shuǐ)和地下水中的CaCO3幾乎呈飽和狀態,由下式可知CaCO3的溶解度取決於PH值: Ca2+ +HCO3- →H+ + CaCO3
因此,通(tōng)過加入酸中的H+,化學平衡可以向左(zuǒ)側轉移(yí),使碳酸鈣維持溶解(jiě)狀態,所用酸的品質必須是食品級。在大多數國家和地區(qū),硫酸比鹽酸更易於使用,但是另一方麵,進水中硫酸根的含量增加了,就硫酸鹽垢而(ér)言,問題會嚴重。
CaCO3在濃水中更具有溶解的傾向,而不(bú)是沉澱,對於苦鹹水而言,可根據朗閣利爾指數(LSI),對於含稅可(kě)根據斯蒂夫和大(dà)衛飽和指數(S&DSI),表示這種趨於(yú)溶解的傾向。在飽和PHs的(de)條件下(xià),水中CaCO3處於溶解與沉澱之間的平衡狀態。
LSI和S&DSI的定為:
LSI=PH-PHs(TDS<10000mg/L)
S&DSI=PH-PHs(TDS>10000mg/L)
僅采用加酸控製碳酸(suān)鈣結垢時,要求濃水(shuǐ)中的LSI或S&DSI指數必須為負數(shù),加酸僅對控製碳酸鈣垢(gòu)有效。
2、加阻垢(gòu)劑
阻垢劑可以用於控製(zhì)碳酸鹽垢(gòu)、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢,通常有三類阻垢(gòu)劑:六偏磷酸鈉(SHMP)、有機膦酸鹽和多聚丙烯酸鹽。
相對聚合(hé)有機阻垢(gòu)劑而言,六偏磷酸鈉價廉但不太穩定,它能少量的吸附於微(wēi)晶體的表麵,阻止結構晶體的進一步生長和沉澱。但須使用食品級六偏磷酸鈉,還應防止SHMP在計量箱中發生水解,一旦水(shuǐ)解,不僅會降低(dī)阻垢效率,同時也有(yǒu)產生磷酸鈣沉澱的危險。因此,目前極少使用SHMP,有機膦酸鹽效果更好也更穩定,適(shì)應於防止不溶性的(de)鋁和鐵(tiě)的結垢,高分子量的多聚(jù)丙烯酸鹽通過分散作用可以減(jiǎn)少SiO2結垢的形成。
但是聚合有機(jī)阻垢劑遇到(dào)陽離子聚(jù)電解質或多(duō)價陽離子時,可能會發生(shēng)沉澱(diàn)反應,例如鋁或鐵,所產生的膠狀反應物,非常難以從(cóng)膜(mó)麵上除去。對於阻垢劑的加入量,須經(jīng)過慎重計算,避免過(guò)量加(jiā)入,因為過量的阻垢劑對膜而言也(yě)是汙染物。
在含鹽量為35000mg/L的海水反(fǎn)滲透係統中,結垢問題沒有苦鹹(xián)水那(nà)樣突出,海水受濃水滲透壓所困,其(qí)係統(tǒng)回收率在30~45%之間,但為(wéi)安(ān)全起見,當回收率高於(yú)35%時,推薦使用阻垢(gòu)劑。
陽離(lí)子聚電解質可能會與負電(diàn)性的阻垢劑發生協同沉澱(diàn)反應並汙染膜表麵,必須保證當添加陰離子阻垢劑時,水(shuǐ)中不(bú)存在明顯(xiǎn)的陽離子聚合物。
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