一、RO 膜污染的定义
RO(反渗透)膜污染是指在反渗透膜过滤过程中,水中的各种杂质(如悬浮物、胶体、微生物、有机物、无机盐等)在膜表面或膜孔内吸附、沉积,从而导致膜性能下降的现象。这些污染物会阻碍水的透过,降低膜的通量(单位时间内通过单位膜面积的水量),同时可能会改变膜的截留特性,使产水水质变差。
二、RO 膜污染的类型及来源
1.胶体污染
来源:水中的胶体物质包括黏土、腐殖质、金属氧化物(如铁、铝的氧化物)等。这些胶体通常是由于水源受到水土流失、工业废水排放等因素的污染而产生的。例如,地表水中的黏土颗粒,其粒径一般在 1 - 1000nm 之间,容易在 RO 膜表面聚集。
影响:胶体在膜表面形成凝胶层,增加了水流阻力,使膜通量下降。同时,这层凝胶层还可能为微生物的生长提供附着场所,进一步加剧膜污染。
2.微生物污染
来源:微生物(如细菌、藻类、真菌)广泛存在于自然水体中。当进水没有经过有效的消毒处理或者在 RO 系统的死水区(如管道的弯头、阀门等部位),微生物就会在膜表面繁殖。例如,在一些使用地表水作为水源的 RO 系统中,如果没有足够的氯消毒,细菌就会大量滋生。
影响:微生物在膜表面形成生物膜,生物膜会堵塞膜孔,降低膜的透水性能。而且,微生物的代谢产物(如有机酸、胞外聚合物等)还可能对膜材料造成化学腐蚀,缩短膜的使用寿命。
3.有机物污染
来源:天然有机物(如腐殖酸、富里酸)主要来自于土壤和植物的分解产物,工业废水中也含有大量的有机污染物(如石油化工产品、农药等)。这些有机物会吸附在膜表面。以造纸废水回用的 RO 系统为例,造纸废水中的木质素等有机物很容易造成膜污染。
影响:有机物污染会改变膜的表面性质,使膜的亲水性降低,增加膜的透水阻力。此外,部分有机物还可能与水中的金属离子发生反应,形成沉淀,进一步堵塞膜孔。
5.无机盐污染(结垢)
来源:当水中的难溶盐(如碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、二氧化硅等)的浓度超过其饱和溶解度时,就会在膜表面析出形成垢。例如,在水的浓缩过程中,水中的钙、镁离子与碳酸根离子结合形成碳酸钙沉淀。在海水淡化 RO 系统中,硫酸钙结垢是比较常见的问题。
影响:无机盐垢会在膜表面形成致密的垢层,严重阻碍水的透过,而且结垢过程往往是不可逆的,需要采用化学清洗等特殊方法才能去除。
三、RO 膜污染的症状
1.膜通量下降
这是 RO 膜污染最明显的症状。正常情况下,RO 膜在稳定的操作条件下通量是相对稳定的。当膜受到污染后,通量会逐渐降低。例如,一个新的 RO 膜在标准操作压力下通量为 20L/(m²・h),随着污染的加剧,通量可能会下降到 10L/(m²・h) 甚至更低。
2.跨膜压差升高
跨膜压差(TMP)是指进水侧和产水侧的压力差。在膜污染过程中,由于污染物在膜表面堆积,水流阻力增大,为了保持一定的通量,就需要提高进水压力,从而导致跨膜压差升高。如果原来的 TMP 为 1 - 2MPa,污染后可能会升高到 3 - 4MPa。
3.产水水质下降
当膜污染后,膜的截留性能可能会受到影响。例如,对于一些低分子量的有机物或者离子,在膜未污染时能够有效截留,污染后可能会透过膜进入产水侧,使产水的电导率升高、化学需氧量(COD)增加等,从而降低产水水质。
四、RO 膜污染的清洗方法
1.物理清洗
水力冲洗:这是最简单的物理清洗方法,通过用 RO 系统的产水或经过预处理的水对膜进行反向冲洗,可以去除膜表面的松散污染物。例如,以一定的流速(如 2 - 3m/s)反向冲洗膜组件,时间一般为 10 - 30 分钟。
海绵球清洗:对于管式 RO 膜,可以采用海绵球在膜管内滚动清洗的方式。海绵球的大小略大于膜管内径,通过循环系统使海绵球在管内反复滚动,刮除膜表面的污垢。
2.化学清洗
酸性清洗液清洗:对于无机盐垢(如碳酸钙、硫酸钙等)污染,常用酸性清洗液(如盐酸、柠檬酸等)。例如,用 2 - 3% 的柠檬酸溶液在适当的温度(如 30 - 40℃)下循环清洗膜组件,时间为 1 - 2 小时,可以溶解碳酸钙垢。
碱性清洗液清洗:对于有机物污染和微生物污染,碱性清洗液(如氢氧化钠、碳酸钠等)比较有效。氢氧化钠可以与有机物发生皂化反应,破坏有机物的结构,从而去除有机物污染。同时,碱性环境也不利于微生物的生存,可以杀死微生物并去除生物膜。在使用化学清洗液时,要注意清洗液的浓度、温度、清洗时间等参数,避免对膜造成损伤。
诺福(Novuswater)作为一款卓越的高级水处理消毒剂,可以解决超纯水制备中遇到的各类顽固性微生物和生物膜问题。
诺福用于 RO 反渗透膜具有以下显著效果:
一、高效杀菌消毒
诺福能够有效杀灭 RO 反渗透膜系统中的各种细菌、真菌、病毒和芽孢等微生物。对于常见的致病菌如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等,诺福具有强大的杀灭能力,可确保反渗透膜处理后的水质安全。
对于一些难以去除的微生物,如硫酸盐还原菌、铁细菌等,诺福也能发挥出色的杀菌作用。这些微生物在 RO 反渗透膜系统中滋生会导致膜堵塞、产水量下降和水质恶化等问题,而诺福的使用可以有效预防和解决这些问题。
二、防止生物膜形成
RO 反渗透膜表面容易形成生物膜,这是由微生物及其分泌的胞外聚合物组成的粘性物质。生物膜不仅会降低膜的透水性能,还会为其他微生物的生长提供庇护所,进一步加剧膜的污染。诺福可以有效抑制生物膜的形成,保持膜的清洁和通透性。
诺福能够破坏生物膜的结构,使其从膜表面脱落,从而恢复膜的性能。这对于长期运行的 RO 反渗透膜系统尤为重要,可以延长膜的使用寿命,降低维护成本。
三、低腐蚀性和无毒性
RO 反渗透膜通常由聚酰胺等材料制成,对化学物质的耐受性有限。诺福具有低腐蚀性,不会对反渗透膜造成损害,确保膜的性能和寿命不受影响。
同时,诺福无毒性,不会在处理后的水中残留有害物质,保证了水质的安全和卫生。这对于饮用水和食品加工等对水质要求较高的领域至关重要。
四、操作简便
诺福使用方便,可通过浸泡、冲洗或循环等方式应用于 RO 反渗透膜系统。无需复杂的设备和操作流程,即可实现高效的杀菌消毒和膜清洗效果。
诺福的稳定性高,在不同的温度和 pH 值条件下都能保持良好的杀菌性能。这使得它适用于各种复杂的水处理环境,为 RO 反渗透膜系统的稳定运行提供了保障。
五、环保可持续
诺福的主要成分是过氧化氢和银离子,这两种物质在环境中易于分解,不会对环境造成污染。与传统的化学消毒剂相比,诺福更加环保可持续,符合现代水处理行业的发展趋势。
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