反滲透膜的污染和清洗方法的論述

張燕

摘 要：在反滲透技術(shù)應(yīng)用中，反滲透膜污染是其常見的問題，該污染會造成系統(tǒng)產(chǎn)水量下降，或者段間壓差上升，如果達到一定的污染程度，則需要對其進行清洗和維護，恢復(fù)反滲透膜的主要功能。下面本文結(jié)合反滲透污染的相關(guān)類型分析，提出有效的清洗措施，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：反滲透;污染;清洗措施

前 言

反滲透膜污染主要是指膜在接觸料液中的微粒和膠體粒子或者溶質(zhì)大分子所發(fā)生的物理變化與化學(xué)變化，或者產(chǎn)生的差極化，導(dǎo)致溶質(zhì)在膜的表面濃度超標(biāo)，結(jié)合一定的機械作用所引起，最終導(dǎo)致膜的通量和分離率降低，壓降升高。目前在反滲透膜污染中主要包含三種形式，分別為有機污染、無機污染和生物污染。結(jié)合不同的污染類型可采取針對性的處理措施，以此來將反滲透膜污染問題加以控制，而污染達到一定程度則需要利用清洗措施來去除膜表面的污染物，最后實現(xiàn)膜性能的恢復(fù)。

1、反滲透膜污染的類型分析

一般在膜污染中，都可以結(jié)合有效的預(yù)處理處理膜表面的附著物，促使污染得到緩解，一般常見的污染物包含微生物、有機物、膠體和金屬氧化物等形式，具體如下所示。

（1）微生物污染：一般微生物都具有較強的生存能力，其也是在膜分離過程中常見的危險因素之一。其中雖然只有極少數(shù)的微生物可以通過超濾膜，但是一定環(huán)境合適，其會在反滲透膜系統(tǒng)中大量繁殖，在膜的表面形成生物膜，造成膜通透性下降[1]。

（2）有機物污染：在超濾膜過濾期間，其對于小分子的有機物所產(chǎn)生的截留效果較差，但是使用高級氧化或者活性炭去除價格較為高昂，所以有機物會進入到反滲透系統(tǒng)中形成有機物污染。在此過程中，常見的額高分子絮凝劑主要為聚丙烯酰胺，對水中懸浮的固體顆粒結(jié)合吸附架橋作用使其成為大尺寸的絮凝體，以此來提升沉淀池內(nèi)部固液分離的效果。但是需要注意的是，如果加入量過大，會導(dǎo)致反滲透膜的再次污染。

（3）膠體污染：對于原水中的固體顆粒而言，可以結(jié)合超濾預(yù)處理進行出處，以此來將進入反滲透系統(tǒng)中水淤泥密度指數(shù)有效降低，但是還會有一些小顆粒的物質(zhì)進入到反滲透系統(tǒng)中。另外一些鐵離子或者氯離子會通過超濾膜進入到反滲透系統(tǒng)中，在反滲透系統(tǒng)分離期間形成膠體顆粒，阻塞膜系統(tǒng)。

（4）離子結(jié)晶污染：在反滲透系統(tǒng)中，會對原水進行不斷的濃縮，導(dǎo)致離子的濃度提升，這樣會使很多無機鹽到達飽和狀態(tài)后，形成晶體被離析數(shù)來，在反滲透膜的表面沉積，并且這些離子結(jié)晶的無機鹽在一般發(fā)生在系統(tǒng)的末段[2]。另外這些結(jié)垢的無機鹽一般都為微溶鹽或者難溶鹽，如氟化鈣或者硫酸鈣等。雖然在反滲透系統(tǒng)中可以結(jié)合系統(tǒng)的回收來使這些無機鹽處于離子狀態(tài)，但是在實際運行過程中，由于操作或者水質(zhì)發(fā)生波動等原因，會導(dǎo)致這些離子結(jié)晶體再次污染反滲透膜。對于這種固體顆粒物數(shù)量測量有兩種方法，第一種為質(zhì)量法，指的是將濾紙過濾前后的質(zhì)量變化稱量，以此來得到固體顆粒物的質(zhì)量，在此方法中需保證濾紙在使用前后必須干燥并且恒重，同時所測量的天平也需要高精度類型。另外是測量水樣的SDI值，這也是反滲透膜給水評價不溶解物質(zhì)的質(zhì)量測量方法。

2、反滲透膜清洗措施分析

結(jié)合上述造成反滲透膜污染的主要原因分析，本文提出反滲透膜清洗的主要措施，包含物理清洗和化學(xué)清洗，具體如下所示。

2.1物理清洗方法。物理清洗包括正沖洗與逆向流正沖洗，在實際運用過程中，逆向流正沖洗很少用到。

2.1.1正沖洗：這是一種常見的清洗方法，一般是結(jié)合大流量的清水，在膜的表面形成較大流速，在低壓環(huán)境下結(jié)合連續(xù)或者脈沖等模式來反復(fù)沖洗反滲透膜表面，這樣不僅可以有效緩解其濃差極化現(xiàn)象，同時也能夠?qū)⒛け砻孑^為疏松的污染物去除[3]。在正沖洗操作期間，由于其流程簡單，并且對膜分離層沒有較大的損傷，對于膜的通量和分離性能有著較為良好的恢復(fù)作用，所以一般將正沖洗設(shè)置在反滲透系統(tǒng)中，在停機標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序中設(shè)置。但是需要注意的是在正沖洗中，膜表面的清水流量不能夠超過其最大的進水流量，防止膜表面的聚酰胺皮層被高速水流沖落，影響反滲透膜的性能。

2.1.2逆向流正沖洗，其是將沖洗水從膜元件的濃水端流入，然后從進水端流出，這樣可以有效的提升正沖洗的清洗效果。需要注意的是，雖然超濾膜可以將反滲透進水的SDI進行良好控制，但是依舊會存在一些小尺寸的污染物進入到反滲透系統(tǒng)，并且在進水格的周圍不斷堆積，而這些堆積的污染物利用正沖洗很難去除，這時利用逆流正沖洗會達到意想不到的效果。所謂逆向流沖洗則是將沖洗清水從膜的產(chǎn)水端透過反滲透膜，將膜表面堆積的污染物沖離。并且這種沖洗方式更加柔和，壓力較小，可以有效防止分離皮層脫落。

結(jié)合這兩種物理清洗方式雖然可以恢復(fù)膜性能，但是恢復(fù)的效果有限，一般需要經(jīng)過化學(xué)清洗才能夠達到效果。

2.2化學(xué)清洗方法。

2.2.1清洗方式分析。在化學(xué)清洗方式中，主要包含兩種形式，分別為在線和離線清洗。其中在線清洗主要是結(jié)合反滲透系統(tǒng)中所配套的藥洗水箱和水泵以及所配套的管路來實現(xiàn)清洗，其循環(huán)清洗和浸泡膜殼中的膜元件。在此過程中，不需要拆卸膜元件，并且維護的工作量相對較小，在清洗結(jié)束之后可以快速的切回生產(chǎn)模式[4]。但是在在線清洗中，其對于不同形式或者不同位置的污染物難以正確區(qū)分，因此如果污染嚴(yán)重則需要結(jié)合離線清洗。該清洗方法主要是將膜元件拆下，將其放在專門的離線清洗設(shè)備中進行清洗，清洗效果較好。并且離線清洗可以結(jié)合各個膜件污染程度不同來選擇不同的清洗方式，以此來減少無效清洗對膜元件造成損傷。

2.2.2清洗劑的使用。在化學(xué)清洗中，所采取的清洗劑主要包含酸性、堿性和生物酶三種形式。在酸洗清洗劑的使用中，主要包含有機酸和無機酸清洗，無機酸可以溶解碳酸鹽和金屬氧化物等，如硝酸和鹽酸。有機酸可以與無機鹽結(jié)垢形成有機金屬化合物，在形成之后脫離膜表面，進入到本體的溶液中。如檸檬酸或者草酸等。其中檸檬酸被應(yīng)用較多，其部件可以與無機污染物發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，并且對膜造成的損害較小。

常見堿性清洗劑主要有NaOH、EDTA-4Na、三聚磷酸鈉、表面活性劑等，NaOH用來調(diào)節(jié)清洗液的pH值，一般會達到11-12，結(jié)合其他清洗劑在蛋白質(zhì)和一些油性污染物的清洗中有著明顯的效果。在具體應(yīng)用中，其中的NaOH可以與絡(luò)合劑或者表面活性劑形成一種復(fù)合型藥劑，能夠有效的清洗硫酸鹽污垢或者有機物和生物膜。

含酶清洗劑主要在于在清洗劑中的生物酶具有較強的催化能力，能夠?qū)⒁恍┐蠓肿佑袡C物分解為水溶性的小分子有機物，然后對其進行去除，如蛋白質(zhì)或者多糖等，另外對生物膜也有著良好的清洗效果，并且對于膜的損害度也相對較低。但是在這些所有污垢中，硅垢是一種較難清洗的污垢，難以使用化學(xué)清洗劑去除，因此需要進行預(yù)處理后降低SiO2的含量，再實施化學(xué)處理。

2.2.3清洗劑的選擇。在實際清洗過程中，由于膜污染的情況比較復(fù)雜，因此使用單一的清洗劑，并不能達到理想的清洗效果，結(jié)合本單位多個膜系統(tǒng)清洗經(jīng)驗，確定了先堿洗后酸洗的清洗流程，首先通過堿洗將有機物，膠體，一些金屬氧化物去除，然后通過酸洗將碳酸鹽一類的垢去除。通過多種清洗劑和清洗方式的有效結(jié)合，確保反滲透膜的清洗效果。

結(jié) 語

綜上所述，在反滲透膜運行期間，膜污染是不可避免的問題，隨著膜污染的加重，造成反滲透系統(tǒng)運行工況變差;根據(jù)膜污染的類型，選擇合適的清洗劑以及清洗流程，使反滲透系統(tǒng)恢復(fù)到原來運行工況，從而保證反滲透膜的正常運行。

參考文獻

[1] 何燦，海玉琰，馬瑞，劉兆峰.反滲透膜污染及清洗技術(shù)應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2019，26（09）：93-95+84.