随着水资源的日益短缺和膜技术的不断发展,反渗透技术已经广泛应用于电力、化工、食品、电子、制药等行业。在反渗透技术发展的过程中,结垢是影响反渗透正常运行的主要问题之一,当膜表面有垢沉积时,需要停运设备进行化学清洗.甚至更换膜元件。目前,添加阻垢剂已经成为控制反渗透膜结垢的有效手段之一。因此,在实验室中如何评定反渗透专用阻垢剂的性能,对于指导现场反渗透系统的运行参数.显得十分重要。
目前.国内外对反渗透设备阻垢剂的评定方法分为静态评定法和动态评定法两大类。
1 动态评定法
1.1 给水一次通过法
设定系统运行的回收率,给水通过膜元件的分离作用产生的浓水和产品水直接排放。在给水浓度不变的情况下,通过运行参数和水质分析判断系统是否结垢.
1.2 全循环法
设定好运行的回收率.给水通过膜的分离作用产生的浓水和产品水全部循环至给水。给水采用配制的溶液,并添加一定的阻垢剂,在不同溶液过饱和度和不同阻垢剂的情况下,通过监测操作压力、产品水流量、溶液组成、溶液浊度等变化来评价阻垢剂的阻垢效果。
1.3 部分循环法
反渗透设备阻垢剂给水通过膜后,产生的浓水循环至给水箱.产品水连续排放,提高给水的浓度,提高系统的结垢趋势。通过不断提高结垢趋势,在膜表面累积足够的垢量,通过测定结垢速率和阻垢剂对结垢速率的影响来评定阻垢剂的效果。
1.4 间歇循环法
间歇循环法是指运行的*个周期内,在设定的时间段内以全循环的模式运行,即浓水和产品水都循环至给水箱。第二个运行周期,排放部分产品水,使给水中各离子组分浓度得到相应的提高,从而达到提高系统运行的回收率,增加溶液中成垢离子的结垢趋势的目的。系统在提高结垢趋势后再在设定的时间段内以全循环的模式操作。重复以上操作,膜元件周期性接触过饱和度不断增加的溶液.通过产品水流量的下降和溶液的组分变化来评价1阻垢剂的效果.
2,静态评定法
2.1 碳酸钙沉积法
碳酸钙沉积法原理为:配制含一定浓度的钙离子和碳酸氢根离子的水样.加人一定剂量的阻垢剂.在加热条件下,促使水样中碳酸氢根加速分解为碳酸钙。加热一段时间后测定钙离子的浓度。钙离子浓度愈大,则阻垢剂的阻垢性能越好。
碳酸钙沉积法是目前国内*常使用的一种阻垢剂静态阻垢性能评定方法。
2.2 鼓泡法
鼓泡法是通过模拟循环冷却水在换热器中受热和冷却塔中的曝气两个过程,来评价阻垢剂的阻垢性能。即在升高试验温度的条件下,循环水阻垢剂向含一定浓度钙离子和碳酸氢根离子的试液中鼓入一定流量的空气.带走二氧化碳.促使碳酸氢钙分解为碳酸钙,试液迅速达到自然平衡pH,然后测定溶液中的钙离子浓度。钙离子的浓度愈大,阻垢剂的阻垢性能越好。
2_3 浊度法
配制一定浓度含有成垢离子的水样于恒温装置中,加入一定量的阻垢剂,以恒定的速度搅拌溶液,并滴加NaOH溶液。没有沉淀生成时。溶液的浊度保持不变;随着NaOH的加入,pH升高,达到临界pH时,大量晶体析出.溶液浊度增大。浊度曲线上浊度开始增加的点就是成垢离子开始生成的临界点。
浊度法主要是评定阻垢剂阻CaCO,垢性能的试验方法。
2.4 电导率法
试验中将装有一定浓度CaC1 和阻垢剂水样的烧杯放人恒温槽中.用电磁搅拌器以恒定速率搅拌该溶液.温度控制在25℃ .向其中滴加已知浓度的Na2CO3,溶液。稳定后读取溶液的电导率值。当溶液中有沉淀析出时.电导率会急剧下降,由电导率急剧下降的点可计算出碳酸钙的过饱和度。过饱和度愈大,阻垢剂阻垢效果愈佳。
提示:
目前反渗透设备阻垢剂常用的评定方法中,给水一次通过法可以*大限度地模拟现场运行工况,阻垢剂的浓度在试验过程中保持恒定。试验中,可以通过改变浓水流量来调整试验的回收率。改变阻垢剂的加入量来调整试验运行工况。
添加阻垢剂以防止RO系统结垢是目前*常用的方法。对反渗透专用阻垢剂进行性能评价.以指导现场运行控制的参数是十分必要的。