反滲透有機物清洗劑的清洗效果研究

宋勇 余莉 陳曉青

摘 要：本文采用自主研制的反滲透有機物清洗劑DL-01研究影響膜清洗的主要因素，其中包括清洗溫度和清洗流速，并考察了這些因素對反滲透膜清洗效果的影響趨勢，試驗結(jié)果表明：清洗溫度和清洗流速對反滲透膜清洗的效果影響較大。同樣的運行環(huán)境下對比了DL-01和HY-430的清洗效果，特別是兩種清洗藥劑對通量和脫鹽率的恢復(fù)情況。結(jié)果表明：兩種清洗藥劑膜元件的恢復(fù)性能接近。

關(guān)鍵詞：反滲透膜;有機物清洗劑;清洗效果評價

反滲透膜分離技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的水處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于海水淡化、電力、石油化工、電子、醫(yī)藥、市政環(huán)保等各個領(lǐng)域。然而，反滲透膜技術(shù)在應(yīng)用過程中遇到的最大問題就是膜污染。在深度水回用中，污水處理廠的廢水含有溶解性有機物，當廢水作為給水引入反滲透膜工藝時，溶解性有機物的存在會導(dǎo)致有機污染。膜污染控制的發(fā)展策略一直是膜研究的一大挑戰(zhàn)。然而，盡管有許多預(yù)防策略，污染仍是不可避免的。常用的解決方案是通過化學(xué)清洗去除沉積在膜表面的污垢。本文采用自主研制的反滲透有機物清洗劑，研究清洗溫度和清洗流速對反滲透有機污染膜清洗效果的影響，并與國外進口清洗劑進行對比評價，以期提高國產(chǎn)清洗劑的市場競爭力。

1 實驗部分

1.1 主要試劑及儀器設(shè)備

主要試劑：反滲透有機物清洗劑DL-01。

儀器設(shè)備：反滲透膜清洗儀器、漏斗、濾紙、天平、燒杯、溫度計、量筒、pH計。

清洗劑DL-01為堿性清洗劑（液體），該清洗劑性能穩(wěn)定，與反滲透膜不起物理化學(xué)反應(yīng)。清洗時的加藥量一般為2%-3%。

1.2 反滲透膜污染情況分析

新疆石河子某污水處理廠反滲透系統(tǒng)，處理水源為上游印染廠及電廠的排污水，采用美國GE膜進行處理，運行過程中出現(xiàn)產(chǎn)水量下降，脫鹽率嚴重衰減的情況。經(jīng)現(xiàn)場了解情況后，發(fā)現(xiàn)污染物外觀呈粘泥狀，摸上去粘稠，有輕微腥臭味。對污染物進行馬弗爐焚燒實驗發(fā)現(xiàn)，樣重損失率為71%，說明該污染物主要成分為有機物或纖維，無機鹽含量很少。

1.3 反滲透有機物的清洗

①啟動反滲透膜系統(tǒng)，開啟清洗泵，低流速將藥劑注入系統(tǒng)內(nèi)進行清洗;②清洗過程中維持清洗液溫度和流速恒定;③每隔2min記錄反滲透膜的滲透液通量隨時間的變化，清洗過程持續(xù)30min。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對清洗效果的影響

調(diào)節(jié)清洗液溫度為15℃、20℃、25℃和30℃，不同清洗溫度下的清洗效果如圖1所示。從圖1可以看出，隨著清洗液溫度的升高，清洗后反滲透膜的通量恢復(fù)程度及清洗效率都隨之升高。不同溫度條件下清洗劑對于清洗效果都有著一定程度的強化作用，15℃時DL-01對反滲透膜的通量恢復(fù)率為65.6%;20℃下時膜的通量恢復(fù)率為75%，25℃時膜的通量恢復(fù)率為94%，30℃時膜的通量恢復(fù)率為97%，膜的清洗效果隨溫度的升高而增加。綜合考慮，確定25℃為DL-01清洗液的最佳清洗溫度。

2.2 清洗流速對清洗效果的影響

清洗液溫度25℃，調(diào)節(jié)清洗流速為400L/h、600L/h、800L/h和1200L/h，不同清洗流速下的清洗效果如圖2所示。從圖2可以看出，清洗流速從400L/h增大到600L/h，膜的通量恢復(fù)速率沒有明顯地增加，但是當清洗流速增加到800L/h時，膜的通量恢復(fù)率明顯增大，然而當清洗流速增加到1200L/h時，膜的通量反而減少，說明當流量增加時，清洗液在膜元件的流速發(fā)生變化，從層流狀態(tài)變成紊流狀態(tài)，膜表面的剪切力增大，可能會把污染物壓實，不利于提高膜的通量。綜上所述，確定DL-01清洗液的最佳清洗流速為800L/h。

2.3 DL-01和HY-430的對比試驗

調(diào)節(jié)清洗溫度25℃，流速800L/h，分別通入DL-01和HY-430清洗液清洗30min，清洗過程中每隔2min測試反滲透膜的滲透通量，對比測試實驗結(jié)果如圖3（三次測試結(jié)果均值）。從圖3可以看出，HY-430和DL-01對膜清洗后，通量恢復(fù)基本上一樣，通量都在95%-100%之間，與HY-430相比較，DL-01對膜的產(chǎn)水質(zhì)量恢復(fù)稍有差距，但是出水水質(zhì)從總體上來說效果也是比較理想的。

參考文獻：

[1]楊芳芳，喻果，張曉冬.反滲透系統(tǒng)專用有機物清洗劑的開發(fā)[J].廣東化工，2016（24）.

[2]張偉.反滲透膜清洗藥劑和設(shè)備的研究[D].大連：大連交通大學(xué)，2010.

基金項目：{國家重點研發(fā)計劃項目}水資源高效開發(fā)利用專項【2016YFC0400507】