❶ 原水预处理的结垢的防止
起垢是难溶性的盐类在膜表面析出固体沉淀,防止结垢的方法是保证难溶解性盐类不超过饱和界限。结垢不仅会在膜表面发生,有时甚至在系统的管路内部也会发生。
在反渗透和纳滤系统中析出的垢主要是无机成分,以碳酸钙为主。碱性时会形成包括氢氧化镁在内的等的各种难溶解氢氧化物。在天然的水源中存有的主要难溶性盐类主要有:碳酸钙(CaCO3)、硫酸钡BaSO4)、硫酸钙(CaSO4)、氟化钙(CaF2)、硫酸锶(SrSO4)和二氧化硅(SiO2)。一般来说,盐的溶解度受在水中成分的浓度、pH 值、温度以及共存的其它盐分浓度影响,难溶盐的溶解度通常用溶度积(Ksp )来表示,溶度积越小溶解度就越低。
在反渗透系统设计的时候特别有必要注意的是钡(Ba2+ )和锶 (Sr2+ )。钡一般只存在在天然的水中,在井水中的钡浓度在0.05 – 0.2 mg/L 之间,钡的检出级别是1 μg/L。原水中钡的临界浓度在海水中是15 μg/L 以下,苦咸水中是5 μg/L 以下。当在原水中投加硫酸时,需注意在控制给水中钡的浓度在2 μg/L 以下。锶的分析必须检测到1 mg/L 数量级。硫酸根浓度的增加以及水温的降低,会导致硫酸锶的溶解度下降。通常井水中的锶含量在15 mg/L 以下。
此外,一些天然水体中含量不高的无机物由于人为原因(如:加药等)会被带入给水中,例如:磷酸根、铁和铝,这些无机盐往往溶度积很低,极易发生结垢,因此当系统投加药剂(包 括:絮凝剂、助凝剂、阻垢剂、酸和碱等)时,必须注意这些人为引入的离子成分的影响。有时甚至会出现投加的不同药剂发生相互作用导致难溶物质析出,进而污染膜元件的情况。因此在投加多种药剂时,应该注意这些药剂的成分,有条件的最好通过试验确认它们的兼容性。 水溶解物质的能力根据水的pH 值不同有很大变化。原水中的碳酸钙依据加酸量的不同,碳酸根会变成碳酸氢根或二氧化碳气体。下列化学反应式就描述了碳酸盐在水中的平衡。
Ca2+ + CO32- + H+ → Ca2+ + HCO3-
Ca2+ + HCO3- + H+→ Ca2+ + H2CO3→ Ca2+ + CO2+ H2O
根据以上平衡,调节pH 值到酸性区域,可以起到防止碳酸钙析出的作用,从而避免结垢。
是否生成碳酸钙垢的表征指标可以用朗格利尔饱和指数(LSI)进行评价。
LSI = pH – pHs (TDS < 4 000 mg/L)
式中:pHs—— 水中的碳酸钙饱和时的pH 值;
pH —— 实际水溶液的浓水pH 值。
大多数反渗透系统中,浓水侧的pH 值会高于进水的pH 值,因此在考虑LSI时务必要考虑浓水侧的pH 值。通常评判是否结垢的方法如下:
LSI ≤ 0 →不结垢
LSI > 0 →会结垢
当原水中的含盐量过高时,LSI 就不适用了,这时需要用Stiff & Davis 指数(SDSI)进行评价。
SDSI = pH – pCa – pAlk – K (TDS > 4 000 mg/L)
式中:pCa —— 钙浓度的负对数值;
pAIk —— 碱度的负对数值;
K —— 系数,和水温和离子强度互有关。 当通过计算或者软件模拟发现反渗透浓水的LSI 或SDSI 指数大于0 时、或其他难溶盐超过其溶度积时,为了防止无机盐结垢,可以在原水中加入阻垢剂。 碳酸钙结垢可以用LSI (当TDS < 4 000 mg/L 时)或SDSI (当TDS > 4 000mg/L 时)进行估算。碳酸钙结垢与LDI的关系及处理方法见右图中的表格
阻垢剂的添加量:
六偏磷酸钠(SHMP):浓水中浓度一般控制到20~40mg/L,根据回收率调节添加浓度,在RO系统进水口添加。
有机系阻垢剂:一般根据阻垢剂制造厂家的计算软件添加。
除碳酸盐以外,很多其他无机盐同样具有较低的饱和溶解度。在反渗透系统中经常遇到的有:硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、一些磷酸盐以及部分金属的氢氧化物,甚至还有硅。这些物质需要有针对性采用不同的专用阻垢剂。 含有钙、镁等硬度成分的水作为锅炉或者冷却水使用时,硬度成分会在传热面或管线内侧沉淀。可以采用絮凝、沉淀、过滤、化学软化或者离子交换等方法对水进行软化。
石灰软化法是通过添加氢氧化钙而起到降低硬度的目的。
Ca(HCO3) + Ca(OH)2 → 2 CaCO3↓ + 2 H2O
Mg(HCO3)2 + Ca (OH)2→ CaCO3↓ + Mg(OH)2·H2O
非碳酸硬度通过添加碳酸钠可以起到降低的作用:
CaCl2 + Na2CO3 → 2 Na2CO3 + CaCO3 ↓
石灰软化工艺还可以降低硅的浓度。添加铝酸或者二氯化铁,在沉淀物中会含有碳酸钙、硅酸、氧化铝和铁的混合物。采用60 – 70 ℃的高温石灰脱硅酸工艺,加入石灰和氧化镁,可以把硅酸浓度降低到1 mg/L 以下。而且通过石灰软化处理还可以明显的降低钡、锶以及部分有机物。 反渗透以及纳滤系统的回收率和原水中溶解物质的浓缩倍率有直接关系,回收率50%的系统,浓缩倍数是2 倍;回收率75 %时,浓缩4 倍;回收率80 %时,则浓缩5 倍;回收率达到90 %时,相当于浓缩10 倍。膜系统内由于浓差极化现象的存在,膜表面的料液含盐量会变得更高。因此,原水由于被浓缩,膜表面的污染会比想象中发生的更快,一般回收率在苦咸水脱盐处理中设在50 – 80 %的左右。系统的运行条件、原水的特性状态等因素会影响回收率的确定,一旦选择过高的回收率,就会面临结垢的形成和急速的污染的风险。
由此,按照实际情况适当的设定回收率就显得尤为重要。基于原水的水质分析数据结合把握其四季变动范围,考虑前处理和产水的回收率、运行温度等相关的反渗透系统设计方式,设定运行条件。
❷ 能通过ro反渗透膜的矿物质有哪些
RO(反渗透)膜是一种孔径较小的膜分离技术,能够高效去除水中的溶解盐分、矿物质和微量物质。因此,RO膜可以基本上过滤掉所有的矿物质,包括但不限于以下几类常见矿物质:
盐类:RO膜能够有效去除水中的无机盐类,如氯化钠、碳酸钠、硫酸钙等。
金属离子:RO膜能够截留水中的金属离子,如铁、锰、钙、镁等。
硅酸盐:RO膜可以去除水中的硅酸盐,如二氧化硅等。
硫酸盐:RO膜能够截留水中的硫酸盐,如硫酸钠、硫酸钙等。
钾、钠、镁、钙等矿物质:RO膜可以有效去除水中的这些常见矿物质,使水更纯净。
需要注意的是,尽管RO膜可以去除大部分矿物质,但在实际情况中,膜的截留率可能会有一定的变化,取决于水源的特性和膜的运行参数。此外,RO膜在去除矿物质的同时,也会带走水中的溶解氧,因此通常需要进一步处理或添加适量的矿物质以提供饮用水的健康成分。
❸ 在反渗透系统中,如何预防硅垢
过饱和二氧化硅(SiO2)能够自动聚合形成不溶性的胶体硅或胶状硅,引起膜污染,影响反渗透系统的正常运行。而大多数水源溶解性二氧化硅(SiO2)的含量在1~100mg/L。浓水中的最大允许SiO2浓度取决于SiO2的溶解度。
浓水中硅的结垢倾向与进水中的情形不同,这是因为SiO2浓度增加的同时,浓水的pH值也在变化,这样SiO2的结垢计算要根据原水水质分析和反渗透的操作参数(回收率)而定。
如果出现一定量的金属,如Al3+的话,可能会通过形成金属硅酸盐改变SiO2的溶解度。硅结垢的发生大多数为水中存在 铝或铁。因此,如果存在硅的话,应保证水中没有铝或铁,并且推荐使用1^m的保安滤器滤芯,同时采取预防性的酸性清洗措施。
❖为了提高回收率,进行石灰一纯碱软化预处理时,应添加氧化镁或铝酸钠以减少进水中的SiO2浓度,同时确保软化过程有效运转十分重要,以防止反渗透系统会出现难溶金属硅酸盐;
❖由于pH值低于7或pH值高于7.8,可以增加硅的溶解度,就防止硅的结垢而言,加酸或加碱可以提高水的回收率,但在高pH条件下,要防止CaCO3的沉淀;
❖当采用热交换器增加进水温度时,就二氧化硅的结垢而言,可以显著地提高水的回收率,但膜系统的最高允许温度为45oC;
❖高分子量的聚丙烯酸脂阻垢剂可以用于增加二氧化硅的溶解度。
❹ 一级反渗透对钙镁离子脱除率
一般很少有说反渗透对钙镁离子脱除率,而是说对盐的脱除率(包括钙、镁离子版和SIO2)。权
反渗透是在室温条件下,采用无相变的物理方法将含盐给水进行脱盐、纯化。目前,超薄复合膜元件的脱盐率可达99.5%以上,并可同时去除水中的胶体、有机物、细菌、病毒等。
❺ 影响反渗透设备工艺的因素有哪些
影响反渗透设备工艺的因素有哪些
1、进水水质的影响
a、色度、浊度和胶体有机物:悬浮物和胶体物质非常容易堵塞RO膜,使透水率很快下降,脱盐率降低。
b、氧化剂:氧化剂会使复合膜性能恶化,水中含游离氯时,通常用活性炭吸附或加注还原剂,使游离氯还原到指标值以下。
c、PH值:控制PH值的目的主要是防止(CaCO3)析出后形成水垢。
d、铁、锰、铝等重金属氧化物:其含量高时,在膜表面易形成氢氧化物胶体,产生沉积现象。
e、细菌、微生物:细菌繁殖会污染膜并恶化水质。
f、硫酸根(SO42-),二氧化硅(SiO2):水中含有多量硫酸根时,易产生硫酸钙沉淀,含有多量SiO2时,也易产生沉淀,为防止沉淀,当浓水CaSO4溶度积>19×10-5时,可加注六偏磷酸钠,尽量避免浓水中SiO2含量超过100mg/l。
2、运行因素的影响
a、压力
渗透液通量随作用压力成线型增加,而渗透液的含盐量随作用压力而减少。
b、温度
若其他参数保持固定只增加温度,渗透液通量及盐通过量都随之增加,但渗透液通量变化更为明显,一般来说,温度每提高1℃,透水量增加1-3%,而一般膜的额定通量是在25℃时给出的,下表标示了不同温度下产水量修正系数。
c、回收率
回收率为渗透液流量对进水流量的比例。渗透液流通量随着回收率的增加而减少,当浓缩液的渗透压高至与施加于供水的压力相同时则停止,脱盐率随着回收率之增加而减少。
❻ 反渗透加离子交换法制取纯水,电阻率达到18兆欧·厘米,二氧化硅还可能超过锅炉用水标准码标吗化
根据提供的信息,使用反渗透加离子交换的制水工艺,出水电阻率达到18MΩ·cm,这意味着水中的离子浓度非常低,因此二氧化硅(硅胶)的浓度也应该很低。然而,虽然出水电阻率可以作为一种衡量水质的指标,但电阻率并不能直接反映水中各种污染物的浓度。
要确定二氧化硅的浓度是否可能超过40μg/l,建议进行水质分析,包括二氧化硅测量,以获得准确的浓度值。常见的二氧化硅测量方法包括原子吸收光谱法、光散射法和色谱法等。
在制水过程中,反渗透工艺可以有效去除溶解性无机物质,包括硅酸盐,因此反渗透工艺对二氧化硅的去除效果通常是很好的。一些其他的因素也会影响二氧化硅的浓度,如原水中的硅酸盐浓度、操作温度和压力等。
如果水中二氧化硅的浓度超过40μg/l,可能是由于以下原因:
1、反渗透膜损坏或老化
如果反渗透膜出现损坏或老化,可能会导致二氧化硅通过,影响去除效果。
2、原水中硅酸盐浓度较高
如果原水中硅酸盐浓度很高,反渗透工艺可能无法完全去除,导致二氧化硅超标。
3、运行参数不合适
反渗透工艺的运行参数,如操作温度、压力和回收率等,如果设置不正确,可能会影响二氧化硅的去除效果。
针对以上可能原因,可以考虑以下改进措施:
1、定期检查和维护反渗透装置,确保膜组件的完好和性能。
2、对原水进行前处理,如添加硅胶凝聚剂或其他阻垢和螯合剂,以降低硅酸盐浓度。
3、优化反渗透工艺的操作参数,确保最佳的去除效果。
最好的解决方案是进行水质分析,获取准确的二氧化硅浓度数据,并与相关标准进行比较,以确定是否超过40μg/l。此外,对于制水工艺的优化和改进,建议咨询专业的水处理公司或专业人员,根据具体情况进行调整和优化。