反滲透阻垢劑試驗計算法及性能解析

2019-02-17 18:19:45

 反滲透阻垢劑試驗計算法及性能解析

反滲透工藝屬于物理脫鹽技術,原理為利用自然條件下滲透的現象,給原水一定壓力(大于滲透壓),通過一種由高分子有機材質制成的具有選擇性透過的半透膜,使水分子和原水中不溶性物質及大部分鹽類分離,鹽類及不溶性物質會隨著淡水的透過而在進水/濃水通道中濃縮,隨著濃縮倍數的增加,一些難溶鹽類會趨于結垢,為了防止這種結垢發生,在反滲透的進水中往往添加一種阻垢分散劑,抑制垢類的生成。而如何選擇與水源兼容且阻垢效果好的阻垢劑成為使用者在選擇阻垢劑過程中的一個難題。筆者通過電導率快速評測法對幾種不同品牌的阻垢劑進行試驗,在一定硬度情況下,評價不同阻垢劑在同樣劑量下的阻垢效果或者同類阻垢劑在不同加藥量下的阻垢效果,本方法適用于中等硬度以下的水源。

通過阻垢效果來篩選最經濟、適合的阻垢劑和阻垢劑投加量。筆者評估的阻垢劑為:國產品牌A(MW系列,聚羧酸鹽系列);進口品牌B(標準液,聚丙烯酸鹽系列);進口品牌C(8倍濃縮液,無機磷系列);進口品牌D(4倍濃縮液,無機磷系列);進口品牌E(標準液,有機磷系列)。通過對上述5種品牌的反滲透阻垢劑進行試驗分析,探討了國內外不同品牌的阻垢劑阻垢性能的差異。

反滲透阻垢劑的真偽辨別:

選進口正牌產品,而且生產商可以通過網絡等手段直接查詢.確定銷售代理商的資質,要求提供進口時海關原產地證明.要求提供例如UL等認證的網上查詢方法.向生產商索要包裝標準或電子照片,以供對照.注意外包裝,進口產品包裝較精致,有產地識別標志(一般為國旗),有運輸使用時警示標志,有產品說明標簽,有體積重量生產批號.有三角形UL認證標記 及查詢編號(以上標簽均滿足工業防水防腐蝕覆膜包裝要求),包裝桶材質優良,桶壁較厚,有防盜拉環,拉環上及桶面上有拉環及桶的配套生產商標記..如果從技術的角度出發,當然要承擔下結論帶來得后果,可以自己動手做阻垢性能實驗。最簡單的按說明書上添加量加入反滲透入口水中水?。囟?/span>30~40度,可根據藥品使用溫度調整),一次性將水樣濃縮至與濃水濃縮倍數相同,并冷卻至使用溫度。分析各種結垢離子(包括可溶硅)含量與濃縮倍率的關系判斷,及肉眼對燒杯壁、底部進行觀察。

反滲透阻垢劑使用說明:

MDC151是高效能的液狀阻垢/分散劑,用于控制膜分離系統中控制碳酸鈣、硫酸鹽及氧化鐵沉淀所造成的結垢。使用此阻垢劑后可延長系統清洗周期,使膜壽命延長而降低成本。MDC151 已廣泛應用于反滲透及納濾裝置中。

反滲透阻垢劑問題敘述:

進水的高鹽份及鐵化合物所產生的無機物沉淀是造成膜分離系統中結垢污染的主要原因,必須控制此現象來防止反滲透膜表面沉積產生并避免升高的壓力差而導致反滲透膜表面損傷。

強力保護避免沉積:

MDC151 可適用于不同水源, Argo Scientific Hypersperse 產品結合了有機磷酸鹽(phosphonate)及分散性高 分子聚合物來防止硬度及氧化鐵沉積。

反滲透阻垢劑處理及添加的要求:

加藥點:

為了達到最大效能MDC151 最好在混合器或保安過濾器之前添加。請詢問當地的 Argo Scientific業務代表,針對您特定系統條件來決定加藥點及加藥量,在某些系統中,特定的加藥點及注入設備是必須的。

加藥量:

所需要的加藥量需根據個別裝置操作條件確定,要根據進水鹽度、溫度、回收率、反滲透膜種類等條件而計算出一個合適的加藥量。

稀釋:

DC151可以直接加入或稀釋使用。稀釋要使用RO產水或脫鹽水,在常溫下稀釋倍數不超過10。

反滲透技術是目前水處理脫鹽工藝中最成熟的物理脫鹽技術之一。在設計及使用過程中被越來越多地應用到工業化生產中,不同用戶的水源情況及用水要求等條件的差異化,形成了不同工藝流程的反滲透水處理系統,如果工藝設計不完善或者操作不當以及化學添加劑與水源不兼容等情況發生時,往往會導致反滲透系統出現產水量及產水品質的下降.嚴重時會導致反滲透系統中的主要元件——反滲透膜元件提前報廢,因此對反滲透膜元件的保護在整個系統設計及運行過程中尤其重要。

反滲透阻垢劑試驗原理及方法:

1、 反滲透阻垢劑試驗原理 測定溶液的電導率可以間接地表示水中溶解鹽類物質的多少,當溶液中有鹽類沉淀析出時,溶液中可導電的離子減少,其電導率會急劇下降,由此下降點即可計算出碳酸鈣的過飽和度。過飽和度越大,阻垢劑阻垢效果越好。

2、 試驗儀器及試劑

數字式電導率儀,磁力加熱攪拌器,溫度計,燒杯,滴定管,恒溫水浴。

1 molL氯化鈣溶液,01 molL碳酸鈉溶液,01molL硫酸,阻垢劑A、B、C、D、E。

3、 反滲透阻垢劑試驗方法

(1) 把盛有1984mL蒸餾水及10mL1 molL氯化鈣溶液的燒杯密封,該水硬度為5 mmolL,燒杯中加06 mL阻垢劑使其質量濃度為3 mgL,放人恒溫水槽中,待溫度穩定在25后,再用01 molL的碳酸鈉溶液滴定,每次滴加一定體積(01 mL05 mL,電導率突變點附近每次滴加01 mL),待讀數穩定1 min后讀取電導率。在測定過程中用電磁攪拌器恒速攪拌被滴定的溶液。

(2) 以消耗的01 molL碳酸鈉溶液體積為橫坐標,電導率為縱坐標作圖。每次測定之前用01 mo1L硫酸和蒸餾水沖洗電導率傳感器,以去除在測定過程中可能殘留的晶核以及所有微量的沉淀物,否則這些痕量沉淀會成為結晶核,使得溶液電導率突變點過早出現,導致試驗數據不可靠。

(3) 空白試驗不加阻垢劑,蒸餾水加199 mL 4、 反滲透阻垢劑相關計算方法:

(1) 過飽和度的計算。

對于過飽和溶液存在以下關系: KSP(CaCO3)<[Ca2+][CO32-]

式中:[Ca2+]——鈣離子濃度,molL;

[CO32-]——碳酸根離子濃度,molL;

KSP(CaCO3)——在某一溫度下碳酸鈣的溶度積常數。

自然環境下的水源中,物質的結晶受多種因素的影響,通常存在一個過飽和度,只有在超過待定的過飽和度時才會產生沉淀。CaCO3的過飽和度S可由式(2)計算:

S  [Ca2+] [CO32-]

根據試驗數據和上述計算公式可得25下碳酸鈣的過飽和度,計算過程如下:

[Ca2+]=4955×10-4 molL [CO32-]=8920×10-4 molL [Ca2+]×[C032-]=4420×10-7

從物理化學手冊中可以查出25CaCO3KSP48×10-9。因此,CaCO3在試驗條件下的過飽和度S092。

(2) 相對過飽和度的計算

為了比較不同阻垢劑的阻垢效果,定義有某種阻垢劑存在時CaCO3的過飽和度SP和相同條件下無阻垢劑時CaCO3的過飽和度S0的比值為相對過飽和度Sr。 Sr=SP/S0

反滲透阻垢劑試驗結果及討論:

1、 電導率法快速評定阻垢劑阻垢性能試驗結果

根據試驗結果計算出現沉淀時的過飽和度,比較不同阻垢劑和同種阻垢劑不同加藥量下的阻垢效果。

不同品牌的阻垢劑在相同的試驗條件(硬度、溫度、攪拌速度、加藥量)下,得出的不同的相對過飽和度。

同一種阻垢劑(A)在相同的試驗條件(硬度、溫度、攪拌速度)、不同的加藥量下所得出的相對過飽和度。

2、 電導率法快速評定阻垢性能試驗的討論

(1) 阻垢劑A在原水硬度為5 mmolL、加藥量為3 mg/L時,阻垢效果為其他品牌的138~24倍。

(2) 由碳酸鈉與電導率關系曲線的變化趨勢可以看出,在CaCO3晶體析出時,所消耗的Na2CO3的體積以國產品牌A的最大,為49 mL,說明在相同的試驗水硬度及相同的加藥量情況下。阻垢劑A的阻垢效果最好,其他依次為B(Na2CO3消耗量為35 mL)、C(Na2CO3消耗量為30 mL)、D(Na2CO3消耗量為25 mL)、E(Na2CO3消耗量為20 mL)。

(3) 聚羧酸鹽系列阻垢劑A的阻垢效果遠遠大于無機磷、有機磷及聚丙烯酸系列阻垢劑,而且這些阻垢劑在使用過程中由于阻垢效果差,會加速反滲透系統的濃差極化現象,最終形成系統結垢,導致反滲透膜元件的性能衰減,增加水處理設備的運行成本;如用戶選擇阻垢效果差的藥劑,為達到相同阻垢分散的作用,藥劑投加量就會增大,導致用戶的噸水成本增加。

(4) )阻垢劑A在不同加藥量條件下的相對過飽和度不同,隨著加藥量的增加,相對過飽和度增加,加藥量增加到一定值時相對過飽和度出現下降趨勢;A在試驗水硬度為5 mmolL.加藥量為0190 mgL的情況下,相對過飽和度(阻垢效率)處于增加狀態,在加藥量達到90 mgL時,相對過飽和度達到最大值,也就是說阻垢劑A在試驗水硬度為5mmolL,加藥量為90 mgL的情況下會起到最大的阻垢分散作用,超過90 mgL時,阻垢效果反而降低。

(5) 在反滲透設備阻垢劑使用過程中,要科學地選擇阻垢性能好、適用范圍廣以及綠色環保的阻垢劑,加藥量的確定應根據不同水源的情況及阻垢劑生產廠家開發的阻垢劑加藥量計算軟件計算確定,并結合反滲透設計要求來最終確定經濟合理的加藥量。

反滲透阻垢劑性能的結論:

(1) 通過上述試驗表明,國產品牌的聚羧酸系列的阻垢劑A從阻垢效果上已遠遠大于進口品牌的阻垢劑(無機磷、有機磷、聚丙烯酸),A的阻垢效率為其他品牌的l3824倍。

(2) 反滲透阻垢劑的加藥量應根據水源情況和阻垢劑生產廠家開發的阻垢劑加藥量計算軟件計算并通過反滲透設計要求進行投加,過多的投加只會給水處理使用者增加噸水運行成本,造成不必要的浪費,過少的投加以及使用阻垢性能低的產品,會對反滲透設備造成結垢污染情況,增加反滲透設備的運行負擔,增加反滲透使用者的設備投資成本及運行成本。


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