廢棄反滲透膜元件的再生方法研究現(xiàn)狀

摘 要：介紹了目前國內(nèi)外關(guān)于反滲透膜元件的再生方法，如改性、修復(fù)、拆解清洗等，概述了各再生方法的處理效果，再生膜元件的基本性能以及優(yōu)缺點(diǎn)，最后對(duì)未來廢棄反滲透膜元件的再生方法做了總結(jié)和展望。

關(guān)鍵詞：廢棄反滲透膜；再生；方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.038

反滲透膜技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、容易操作、分離性能好，目前在很多領(lǐng)域如食品行業(yè)和中水回用、海水的淡化除鹽、工業(yè)廢水處理工程等方面都得到廣泛的應(yīng)用，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。反滲透膜技術(shù)是指在壓力的驅(qū)動(dòng)下，使得水分子等物質(zhì)透過反滲透膜元件，成為產(chǎn)水，水中的其他雜質(zhì)如有機(jī)污染物以及鹽類被反滲透膜截留，隨著進(jìn)水排出系統(tǒng)，形成反滲透膜的濃水，或者吸附在膜面上。因而在膜表面會(huì)慢慢形成污染層。而反滲透膜面上最初形成的污染層通過水力沖洗或者化學(xué)清洗能夠清基本洗掉，但隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，膜面各類型污染物的累積以及大部分情況下膜元件并不能得到及時(shí)的清洗，膜元件的性能會(huì)逐漸下降，最終導(dǎo)致膜元件的產(chǎn)水不能達(dá)標(biāo)使用，膜元件也只能廢棄處理。

一般而言，膜污染導(dǎo)致膜元件的使用壽命約為3年，運(yùn)行良好的、清洗及時(shí)的反滲透系統(tǒng)的膜元件使用時(shí)間可能延長(zhǎng)到5年。因此，每年被廢棄的反滲透膜元件數(shù)以百萬計(jì)，廢棄的、堆積如山的反滲透膜不僅造成了巨大的環(huán)境污染，而且還浪費(fèi)了資源。因此，學(xué)者們開始探究廢棄反滲透膜元件再生的方法，以期降低工程水處理成本并減小對(duì)環(huán)境的污染破壞。目前，廢棄反滲透膜的再生方法主要有改性、修復(fù)、拆解清洗等方法。

1 廢棄反滲透膜的改性再生方法

改性再生處理是將膜表面的污染層清洗掉后，對(duì)脫鹽層進(jìn)行淺層氧化處理，保留部分脫鹽性能，使原有的反滲透膜性能蛻變?yōu)榧{濾膜性能[1]。靖大為提出了用NaClO溶液氧化廢棄反滲透膜的表面[1]，發(fā)現(xiàn)經(jīng)氧化改性處理后的廢棄反滲透膜，在脫鹽率、產(chǎn)水通量、不同相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)物與不同電價(jià)離子的截留方面，具有與納濾膜相似的特征。改性再生膜元件的脫鹽率可以控制在0～80%，遠(yuǎn)低于反滲透膜；其產(chǎn)水通量可以控制在45～65 L/（m2.h），遠(yuǎn)高于反滲透膜。由于改性膜元件的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新反滲透膜元件，因此在一些對(duì)出水水質(zhì)要求相對(duì)較低的水處理環(huán)境中具有很高的使用價(jià)值。

李寶光等將廢棄聚酰胺反滲透膜元件進(jìn)行化學(xué)清洗后，再用NaClO溶液對(duì)反滲透膜元件的表面進(jìn)行氧化的方法進(jìn)行再生[2]，這樣得到的再生膜具備了納濾膜的基本性質(zhì)， 在0.3～0.7MPa的低操作壓力下，膜元件產(chǎn)水通量較高，根據(jù)氧化時(shí)間不同，脫鹽率在 0～90%之間。但是經(jīng)NaClO溶液作用后的反滲透膜表面不僅表面光滑度降低，比較粗糙，而且膜表面有大小不一的孔洞，污染物質(zhì)很容易吸附在上面，且使得清洗更加困難。

連冠楠采用NaClO溶液對(duì)廢棄的聚酰胺卷式反滲透膜元件進(jìn)行氯化降解[3]，對(duì)比分析了NaClO溶液不同濃度對(duì)芳香族聚酰胺反滲透膜性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)NaClO溶液的處理強(qiáng)度為36000 ppm/h～ 48000 ppm/h時(shí)，氯化降解后的廢棄反滲透膜元件具有納濾性能。而在溫度為25.0℃、壓力差為1.0MPa、NaClO溶液的處理強(qiáng)度為48000 ppm/h時(shí)，膜對(duì)NaCl、Na2SO4 溶液的脫除率分別為57.4%和13.8%。

覃浩律通過比較KMnO4溶液 、H2O2溶液、NaClO 溶液對(duì)反滲透膜的氧化效果，發(fā)現(xiàn)NaClO 溶液氧化后的膜元件不僅氧化時(shí)間短，而且再生膜具有更好的透水性能和脫鹽率，因此三者相比，NaClO溶液是最佳氧化藥劑[4]。Jose M. Veza將廢棄的反滲透膜的表面用KMnO4溶液進(jìn)行氧化處理，得到脫鹽率能達(dá)到97%的再生膜，但是再生膜的污染周期短、工作壓力高。

2 廢棄反滲透膜的修復(fù)再生方法

修復(fù)再生處理是將廢棄反滲透膜表面的污染層進(jìn)行正常清洗后，然后通過氧化劑徹底氧化反滲透膜的脫鹽層， 然后再在經(jīng)過氧化處理的反滲透膜材料上重新涂敷一層聚酰胺膜，以使反滲透膜的基本性能得以恢復(fù)。

覃浩律通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過氧化的反滲透膜元件再經(jīng)氨水和膜表面活性劑修復(fù)后[4]，修復(fù)后的膜表面與氧化后膜表面相比，表面光滑了許多，孔洞也沒有了，膜元件相對(duì)也不易受到污染，清洗頻率以及清洗難度都大大降低。一般而言，經(jīng)過修復(fù)再生后的膜的脫鹽率低于正常新的反滲透膜，但仍可達(dá)約97%，產(chǎn)水流量與超低壓反滲透膜的基本相等。

3 廢棄反滲透膜的拆卸再生方法

拆卸再生是指在保證其完整性的前提下，經(jīng)過拆解、刷洗、重卷、組裝等過程得到的再生膜元件。拆卸再生不同于之前的兩種方法，必需將膜拆開，然后去除污染物的方式是直接在膜面進(jìn)行刷洗，然后再通過藥物對(duì)膜進(jìn)行處理，得到再生膜。江海[5]發(fā)現(xiàn)經(jīng)拆解清洗后，反滲透膜元件雖然完整性良好，但其分離層部分受損。用膠帶纏繞后，反滲透膜元件壓力損失降至約為15～20KPa，因?yàn)槠淦茐牧四ぴ?guī)整的流道結(jié)構(gòu)。但再生膜仍能將懸浮顆粒和膠體物質(zhì)完全截留，且產(chǎn)水 SDI值穩(wěn)定于 1.0以下，比一般超濾膜出水水質(zhì)要好。而將拆卸清洗后的反滲透膜再經(jīng)NaClO溶液以及十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）對(duì)膜的表面進(jìn)行處理后，脫鹽率一般大于60%，甚至有一部分高于85%，其中對(duì)二價(jià)離子脫除率大于80%；基本能夠完全截留分子量大于500的有機(jī)物。而產(chǎn)水量可接近甚至超過初始水平。

4 其他再生方法

有學(xué)者采用正向滲透技術(shù)對(duì)廢棄反滲透膜元件清洗再生，其原理主要是利用滲透壓的作用使?jié)B透液回流以去除膜表面的污染物質(zhì)[6～7]。然而，此方法的作用相對(duì)有限，因?yàn)闈獠顦O化效應(yīng)的存在。俞三傳等人對(duì)廢棄反滲透膜元件進(jìn)行清洗后，再用含胺溶液對(duì)膜元件進(jìn)行改性得到再生膜[8]，得到的再生膜仍然具備一定的分離性能，但是再生膜在運(yùn)行時(shí)一旦受到污染，則膜的運(yùn)行性能將大大下降，且難以清洗恢復(fù)。

同時(shí)，辛永光等先用氧化劑對(duì)對(duì)廢棄的膜元件進(jìn)行氧化，再用含胺溶液進(jìn)行處理得到再生膜[9]，此法得到的再生膜的使用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)；同時(shí)還設(shè)計(jì)了一套對(duì)廢棄反滲透膜進(jìn)行改性再生的裝置，但此研究不全面，只做了幾只膜的試驗(yàn)，且沒有研究溫度、時(shí)間、藥液濃度等因素對(duì)再生膜的影響。

5 結(jié)語

綜上所述，目前國內(nèi)外已有部分學(xué)者針對(duì)廢棄反滲透膜元件做了相關(guān)的再生試驗(yàn)研究，使廢棄的膜元件變廢為寶，進(jìn)行再利用。再生膜元件基本具備納濾或者超濾的性能，主要可以應(yīng)用在如脫除大部分有機(jī)物懸浮物、初步脫鹽、脫除大部分細(xì)菌等多種出水水質(zhì)指標(biāo)較低的工藝，其缺點(diǎn)是再生膜一旦污染，則膜元件很難清洗。且目前的試

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驗(yàn)研究尚且不夠全面深入，如改性再生方法中對(duì)氧化劑的選擇都是單一的，以后的試驗(yàn)可以將兩種或幾種混合，選擇出較優(yōu)氧化劑組合；修復(fù)法中的修復(fù)溶液也是單一的，未來可以考慮多種修復(fù)溶液的比較以及混合溶液的修復(fù)效果。而關(guān)于再生膜元件的清洗，則是未來的重點(diǎn)難點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]靖大為，朱建平，李寶光等.氧化改性反滲透膜元件的性能及應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2011，31（02）：82-84.

[2]李保光，靖大為.廢棄反滲透膜元件納濾化的初步分析[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，14（04）：271-274.

[3]連冠楠.廢棄聚酰胺反滲透膜納濾功能化及其脫鹽濃縮過程研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2016.

[4]覃浩律.廢棄卷式聚酰胺反滲透膜元件的再生及運(yùn)行性能研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2015.

[5]江海.反滲透膜元件的清洗與再應(yīng)用[J].天津城市建設(shè)學(xué)院，2008.

[6]E.Ould Mohamedou，D.B.Penate Suarez，F(xiàn).Vince et al.New lives for old reverse osmosis（RO）membranes[J].Desalination，2010，253（02）：62-70.

[7]Jose M.Veza，Juan J.Rodriguez-Gonzalez.Second use for old reverse osmosis membranes： wastewater treatment[J].Desalination，2003，157（01）：65-72.

[8]俞三傳，劉梅紅.一種廢棄反滲透膜元件的納濾化再生方法[P].中國專利：201010574082.2，2011-5-18.

[9]辛永光，張平，嚴(yán)丹燕等.一種廢棄反滲透膜元件的再生方法及其裝置[P].中國專利：201110408407.4，2014-1-15.

基金項(xiàng)目：衡陽市科技局項(xiàng)目（水體中代表性污染物對(duì)反滲透膜的污染研究，2015KS25）；

湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目（廢棄反滲透膜元件的再利用與清洗研究，16C0389）

作者簡(jiǎn)介：羅美蓮（1984-），女，湖南衡陽人，碩士研究生，講師，研究方向：水處理技術(shù)。