水通量和脫鹽率是描述反滲透膜性能的主要參數(shù),這兩個(gè)參數(shù)受多種因素的影響,如:進(jìn)水壓力、溫度、給水含鹽量、pH、流量、回收率等。
(1) 操作壓力
進(jìn)水壓力本身并不會(huì)影響鹽透過量,但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動(dòng)反滲透的凈壓力升高,使得產(chǎn)水量加大,同時(shí)鹽透過量幾乎不變,增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分,降低了脫鹽率,提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過一定值時(shí),由于過高的回收率,加大了濃差極化,又會(huì)導(dǎo)致透過量增加,抵消了增加的產(chǎn)水量,使得脫鹽率不再增加。水通量的增加與壓力成正比,在不增加膜面積的情況下,只需增加進(jìn)水壓力就能獲得較大的水通量,但這樣會(huì)造成能量的大量消耗和對膜元件的破壞,脫鹽率與壓力一般也成正比,但隨著膜元件類型的不同,變化趨勢有所差異。
(2) 溫度
溫度對脫鹽率和產(chǎn)水量的影響非常大,當(dāng)溫度升高時(shí),由于水粘度的降低,產(chǎn)水量會(huì)隨之增加,進(jìn)水溫每升高 1℃,產(chǎn)水通量就增加 2.5%~3.0%;其原因在于透過膜的水分子粘度下降、擴(kuò)散性能增強(qiáng)。進(jìn)水溫的升高同樣會(huì)導(dǎo)致脫鹽率的增加和脫鹽率的下降,這主要是因?yàn)辂}分子透過膜的擴(kuò)散速度會(huì)因溫度的提高而加快。溫度對脫鹽率的影響與膜材質(zhì)有關(guān),一般來講溫度升高脫鹽率降低。針對溫度對膜性能的影響,膜生產(chǎn)商都給出相應(yīng)的溫度校正系數(shù),用于將系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。
(3) 給水含鹽量
在一定的壓力下,當(dāng)給水中含鹽量增高時(shí),由于給水滲透壓變高,有效壓力隨之降低,產(chǎn)水量會(huì)減少。滲透壓是水中所含鹽粉或有機(jī)物濃度的函數(shù),含鹽量越高滲透壓也增加,進(jìn)水壓力不變的情況下,凈壓力將減小,產(chǎn)水量降低。脫鹽率正比于膜正反兩側(cè)鹽濃度差,進(jìn)水含鹽量越高,濃度差也越大,透鹽率上升,從而導(dǎo)致脫鹽率下降。給水含鹽量對脫鹽率的影響隨膜類型的不同呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。
(4) 進(jìn)水 pH 值對反滲透膜的影響
進(jìn)水 pH 值對產(chǎn)水幾乎沒有影響;而對脫鹽率有較大影響。由于水中溶解的 CO2在低 pH 值時(shí)以氣態(tài) CO2形式存在,容易透過返反滲透膜,所以 pH 低時(shí)脫鹽率也較低,隨 pH 升高,氣態(tài) CO2轉(zhuǎn)化為 HCO3– 和 CO32- 離子,脫鹽率也逐漸上升,在 pH7.5~8.5間,脫鹽率達(dá)到最高。
(5) 回收率
在壓力一定的情況下,回收率提高,濃水產(chǎn)量減少,濃差極化加重,滲透壓升高,有效壓力降低,最終導(dǎo)致產(chǎn)水量的下降和脫鹽率的降低。如果回收率增加(進(jìn)水壓力恒定),殘留在原水中的含鹽量更高,自然滲透壓將不斷增加直至與施加的壓力相同,這將抵消進(jìn)水壓力的推動(dòng)作用,減慢或停止反滲透過程,是滲透通量降低或甚至停止。正是因?yàn)榉礉B透膜的運(yùn)行受多種條件因素的影響,探討最佳的運(yùn)行條件對于反滲透膜元件的正常使用有非常重要的作用,而在實(shí)際工程中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場情況,調(diào)試各個(gè)參數(shù),以保證膜長期的使用壽命。通過對進(jìn)水施加壓力當(dāng)濃溶液和稀溶液間的自然滲透流動(dòng)方向被逆轉(zhuǎn)時(shí),實(shí)現(xiàn)反滲透過程。
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