反滲透膜的綜合評價指標及故障分析

一、評價指標

一般說來，反滲透膜應具備以下性能：

①單位面積上透水量大，脫鹽率高;

②機械強度好，多孔支撐層的壓實作用小;

③化學穩(wěn)定性好，耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕;

④結構均勻，使用壽命長，性能衰降慢;

⑤制膜容易，價格便宜，原料充足。

因此對反滲透膜的評價指標可以從以下幾個方面分析：

1、脫鹽率和透鹽率

脫鹽率――通過反滲透膜從系統(tǒng)進水中去除可溶性雜質濃度的百分比。

透鹽率――進水中可溶性雜質透過膜的百分比。

脫鹽率=（1-產(chǎn)水含鹽量/進水含鹽量）×100%

透鹽率=100%-脫鹽率

膜元件的脫鹽率在其制造成形時就已確定，脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時產(chǎn)水量越低。反滲透對不同物質的脫除率主要由物質的結構和分子量決定，對高價離子及復雜單價離子的脫除率可以超過99%，對單價離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫除率稍低，但也超過了98%;對分子量大于100的有機物脫除率也可達到98%，但對分子量小于100的有機物脫除率較低。

2、產(chǎn)水量（水通量）

產(chǎn)水量（水通量）――指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)能，即單位時間內(nèi)透過膜水量，通常用噸/小時或加侖/天來表示。

滲透流率――滲透流率也是表示反滲透膜元件產(chǎn)水量的重要指標。指單位膜面積上透過液的流率，通常用加侖每平方英尺每天（GFD）表示。過高的滲透流率將導致垂直于膜表面的水流速加快，加劇膜污染。

3、回收率

回收率——指膜系統(tǒng)中給水轉化成為產(chǎn)水或透過液的百分比。膜系統(tǒng)的回收率在設計時就已經(jīng)確定，是基于預設的進水水質而定的�；厥章释ǔＯＭ�最大化以便提高經(jīng)濟效益，但是應該以膜系統(tǒng)內(nèi)不會因鹽類等雜質的過飽和發(fā)生沉淀為它的極限值。

回收率=（產(chǎn)水流量/進水流量）×100%

二、反滲透的影響因素

膜的水通量和脫鹽率是反滲透過程中關鍵的運行參數(shù)，這兩個參數(shù)將受到壓力、溫度、回收率、給水含鹽量、給水PH值因素的影響。

1、進水壓力

進水壓力本身并不會影響鹽透過量，但是進水壓力升高使得驅動反滲透的凈壓力升高，使得產(chǎn)水量加大，同時鹽透過量幾乎不變，增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當進水壓力超過一定值時，由于過高的回收率，加大了濃差極化，又會導致鹽透過量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再增加。

2.、進水溫度

溫度對反滲透的運行壓力、脫鹽率、壓降影響最為明顯。溫度上升，滲透性能增加，在一定水通量下要求的凈推動力減少，因此實際運行壓力降低。同時溶質透過速率也隨溫度的升高而增加，鹽透過量增加，直接表現(xiàn)為產(chǎn)品水電導率升高。

溫度對反滲透各段的壓降也有一定的影響，溫度升高，水的粘度降低，壓降減少，對于膜的通道由于污堵而使湍流程度增強的裝置，粘度對壓降的影響更為明顯。

反滲透膜產(chǎn)水電導對進水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加，水通量也線性的增加，進水水溫每升高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、擴散性能增強。進水水溫的升高同樣會導致透鹽率的增加和脫鹽率的下降，這主要是因為鹽分透過膜的擴散速度會因溫度的提高而加快。

3、進水pH值

各種膜組件都有一個允許的pH值范圍，進水pH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響;但是即使在允許范圍內(nèi)，對脫鹽率有較大影響，一方面pH值對產(chǎn)品水的電導率也有一定的影響，這是因為反滲透膜本身大都帶有一些活性基團，pH值可以影響膜表面的電場進而影響到離子的遷移，pH值對進水中雜質的形態(tài)有直接影響，如對可離解的有機物，其截留率隨pH值的降低而下降;另一方面由于水中溶解的CO2受pH值影響較大，pH值低時以氣態(tài)CO2形式存在，容易透過反滲透膜，所以pH低時脫鹽率也較低，隨pH升高，氣態(tài)CO2轉化為HCO-3和CO2-3離子，脫鹽率也逐漸上升，在pH7.5～8.5間，脫鹽率達到最高。

4、進水鹽濃度

滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度的函數(shù)，含鹽量越高滲透壓也增加，進水壓力不變的情況下，凈壓力將減小，產(chǎn)水量降低。透鹽率正比于膜正反兩側鹽濃度差，進水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導致脫鹽率下降。對同一系統(tǒng)來說，給水含鹽量不同，其運行壓力和產(chǎn)品水電導率也有差別，給水含鹽量每增加l00ppm，進水壓力需增加約0.007MPa，同時由于濃度的增加，產(chǎn)品水電導率也相應的增加。

5、懸浮物

水中的懸浮物就是指在水濾過的同時，在過濾材料表面殘留下的物質，以粒子成分為主體。懸浮物含量高會導致反滲透和納濾系統(tǒng)很快阿發(fā)生嚴重堵塞，影響系統(tǒng)的產(chǎn)水量和產(chǎn)水水質。

6、回收率

回收率對各段壓降有很大的影響，在進水總流量保持一定的條件下，回收率增加，由于流經(jīng)反滲透高壓側的濃水流量減少，總壓降降低，回收率減少，總壓降增大，實際運行表明，回收率即使變化很小，如1%，也會使總壓差產(chǎn)生0.02MPa左右的變化�；厥章蕦Ξa(chǎn)品水電導率的影響取決于鹽透過量和產(chǎn)品水量，一般說來，系統(tǒng)回收率增大，會增加濃水中的含鹽量，并相應增加產(chǎn)品水的電導率。

【反滲透系統(tǒng)故障分析與清洗】

首先，應確認RO系統(tǒng)的確出現(xiàn)了問題。當給水TDS（總溶解固形物）大量增加時，由于滲透壓的增大，會使系統(tǒng)對進水壓力的要求隨之增加——TDS每增加100ppm，進水壓力需增大1psig（磅/平方英寸）：同時，由于反滲透對鹽份按比例脫除。因而產(chǎn)水電導率也會相應增加。另外，進水溫度每降低10華氏度，給水泵壓力需增大15%。系統(tǒng)回收率增大，會增加濃水中的含鹽量，并相應增加產(chǎn)品水的導電度�；厥章蕿�50%時，進水中TDS的濃度是平時的兩倍;回收率為75%時，TDS濃度是平時的四倍;回收率為90%時，TDS濃度達到平時的十倍。若回收率不變，降低產(chǎn)品水流量時，會導致產(chǎn)水電導率增加，因為鹽的透過量與水的透過量無關，產(chǎn)水量減少時也就意味著用以稀釋鹽份的水量減少。

我們建議您對所記錄的運行數(shù)據(jù)運行“標準化”，以確定系統(tǒng)污堵的規(guī)律，使你能夠訂出洗滌的時間表，并確認系統(tǒng)有無故障。膜元件供應商開發(fā)出一種“標準化”電腦軟件，能夠計算出標準化后的產(chǎn)水量、鹽透過量及給水-濃水壓降。這些標準化的參數(shù)是通過將每日的主要運行數(shù)據(jù)，如溫度，進水TDS、回收率和壓力等與第一天的運行數(shù)據(jù)進行比較。并根據(jù)變化作相應調(diào)整而得到的。舉一個例子，如果第100天的標準化產(chǎn)水量是80gpm（加侖/分鐘），而第一天的產(chǎn)水量是100gpm（加侖/分鐘），說明膜元件受到了污堵并損失了20%的產(chǎn)水量，因而建議進行清洗。如果RO系統(tǒng)進行參數(shù)發(fā)生波動，那么最明智和合理的做法是判斷反滲透系統(tǒng)的真實狀態(tài)。

1.RO系統(tǒng)停運是否正確?系統(tǒng)運行時，應將系統(tǒng)中的濃水沖洗出來，否則污染物會沉積在反滲透膜表面。沖洗時最好采用RO產(chǎn)品水作為沖洗水源。

2.RO系統(tǒng)停運時間是否太長?如果水長時間不流動（特別是在溫暖的氣候條件下），會造成嚴重的微生物污染問題。

3.如果為了控制碳酸鈣（石灰）結垢而加酸以調(diào)低pH值，你是否調(diào)到了所要求的pH值?

確認給水與濃水間的壓降增加值不超過15%。反之，也就意味著給水通道受到污染，膜表面水流量受到限制，系統(tǒng)需要清洗了。監(jiān)測段間壓降會有助于判斷哪段發(fā)生污堵，從而可判斷出可能的污染物。

確認給水和產(chǎn)水間的壓降不超過15%，反之則表明反滲透膜表面已受到污染需及時進行清洗。

確認產(chǎn)水導電度增加值不超過15%，反之則表明反滲透膜表面已受到污染需及時進行清洗。確認各儀表已經(jīng)過校準。

有可能的話，測量每段產(chǎn)水水質及每支壓力容器產(chǎn)水水質。有些污染物會污染系統(tǒng)前半部分;另一些污染物會污染系統(tǒng)后半部分。使用RO系統(tǒng)故障分析表（附后）可以幫助確認污染物的種類。

從產(chǎn)品水管取樣并測定產(chǎn)水導電度以檢查O型圈有無損壞，取樣時采用向取樣管插入1/4英寸塑料管的方法并測量插入深度。檢查RO前保安過濾器中有無污染物，因為相對來說為比較容易做到。在RO膜元件中有無污染物或是否受到損傷。取樣并分析RO給水、濃水和產(chǎn)品水水質，并將分析結果與膜元件制造廠家提供的設計值比較。

在RO出現(xiàn)故障時，如能排除因外部損傷而引起的原因，那么，就需要推測污染物的類型，并據(jù)此進行一次或一系列的清洗工作。采集清洗液并對所去除的污染物、顔色變化或pH值變化情況進行分析，清洗效果可在RO系統(tǒng)重新投運時得到證實;如果你并不知道污染物是什么，并且不想親自在現(xiàn)場做實驗以選擇合造的清洗液及清洗方法，那么，會有供應專用清洗劑和提供RO膜元件非現(xiàn)場評估服務公司可以為您進行服務，尤其是在初次清理RO時，這樣的服務將十分有價值;如果以上所有檢查RO膜元件中污染物的方法均未奏效，那么只能進行膜元件解剖分析，此時拆開膜元件并對膜表面和污染物進行分析測試以確定問題所在。