反渗透复合膜最新研究进展
作者：张所波， 张奇峰， 李胜海， ZHANG Suobo， ZHANG Qifeng， LI Shenghai 作者单位：中国科学院长春应用化学研究所,生态环境高分子材料重点实验室,长春130022刊名：
膜科学与技术
英文刊名：Membrane Science and Technology
年，卷(期)：2013,33(4)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/fb6698975.html,/Periodical_mkxyjs201304001.aspx
新型反渗透膜清洗技术及研究进展探究 发表时间：2019-08-13T16:08:38.083Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：罗美莲 [导读] 随着经济社会的发展，反渗透膜技术作为一种新型的分离技术，被广泛的应用于医药卫生、市政、环保等多个领域。 湖南高速铁路职业技术学院湖南省衡阳市 421002 摘要：反渗透膜技术是一种新型的分离技术，在海水淡化、废水处理等领域获得了广泛地应用。但在运行过程中，膜污染问题一直未能得到彻底的解决，严重影响到该技术的可靠性。因此，应提出更加科学、合理的方法对反渗透膜进行清洗，以确保系统的安全、稳定运行。本文对新型反渗透膜清洗技术进行了重点研究，最后总结了近年来的研究进展。 关键词：反渗透膜；清洗技术；研究 随着经济社会的发展，反渗透膜技术作为一种新型的分离技术，被广泛的应用于医药卫生、市政、环保等多个领域，并且在海水淡化、饮用水处理中起到了非常重要的作用。但是，持续运行一段时间后，膜会受到较为严重的污染，进而影响到总体的处理效率，同时还会大大缩短膜的可用寿命。因此，应采取更加完善的措施对其进行清洗，确保反渗透技术在使用中的安全性、可靠性。 1反渗透膜污染原因 1.1化学污染 在水处理过程中，如果其中含有大量的Ca2+、Ba2+等离子，就会逐渐形成各种各样的化学结垢。这主要是由于操作不规范导致的，包括加药系统不完备，处理过程中操作不到位等。此外，Fe3+等对膜也会造成很大的危害。其含量比较高的原因，主要是由管路系统造成的，因此，应不断改善管路的运行状况，并尽量选用钢衬塑管路。 1.2颗粒和胶体污染 长时间运行后，膜表面会生成一层凝胶层，影响到水处理的效果，这主要是由水中的各种杂质分解后引起的，若得不到及时的解决，还有可能进一步发展为硅酸盐垢。此外，金属氧化物的大量沉积会导致污堵，这是因为在膜分离阶段，金属物质的浓缩、溶液pH的改变造成的。 1.3微生物污染 在水中，包含有各种类型的微生物，它们常常附着在膜的表面及各处死角。它们的繁殖非常快，且难以有效清洗，是影响系统运行的重要因素。有研究发现，这类污染多出现于进料端，这说明此处存在大量的营养物质，加速了微生物的繁殖。 当然，各种类型的污染物还会发生相互作用，共同造成了膜的污染，对其进行清洗时，所面对的也多是它们的混合物。应针对污染物的组成情况，采取针对性的处理措施。 概括起来，反渗透膜污染的原因有：（1）膜本身的原因，包括膜的材料构成、组成结构、磨损情况等；（2）膜性能损伤，包括保养不及时，使用时间过长等；（3）水质的影响，包括水质的不断变化等；（4）膜清洗不及时，方法不当等；（5）操作的不规范，对有关参数比如温度、压力等，设置的不准确，进而引发污染。 2反渗透膜清洗技术 2.1清洗方式 一般来说，可分为在线、离线清洗两种方式。前者更多的被用在污染并不严重的情况，主要采取的是比较常规的处理方法。在具体操作上较为简单，成本较低，只需加入必要的清洗制剂，就可以方便的实现清洗。不过，这种方式往往会受到设备自身条件的制约，最终的效果也不是很理想。离线清洗则是将相关元件从整个系统中分离出来，利用专门的设备进行清洗。如果污染比较严重，就要选择使用离线清洗，同时还可以结合污染现状，针对性的投入清洗制剂，最终的处理效果更为彻底。但是，该方法比较复杂，耗费的时间也比较长。 2.2清洗方法 2.2.1物理清洗 低压高流速清洗，反压清洗等是当前最为常见的物理清洗方法，有些情况下，也可以结合起来使用。前者主要指的是在较低的压力下，尽量去提升流速。不仅能避免溶质在膜面的长时间停留，还能减弱料液和膜面之间的浓差极化。反压清洗，主要指的是在膜的透过液一侧进行加压，使其反向透过膜的一种方法。一方面能够冲刷掉膜孔内残留的各类杂质，另一方面则可以对膜表面的附着物进行较为彻底的清洗。 2.2.2化学清洗 对于污染比较严重的情况，除了进行物理清洗，还要采取更为有效地化学清洗。也就是利用化学制剂与污染物进行各种各样的化学反应，进而实现彻底清除的一种方法。近年来，化学清洗得到了较为广泛地使用。在具体应用中，又可分为酸性、碱性两种清洗方法，当然，也可根据需要将两种药剂结合起来使用，可最大程度的提高清洗效果。 值得注意的是，在开始清洗前应首先对当地的水质情况进行充分的调查。因为不同的水质，要选择不同的清洗药剂，且最终实现的清洗效果也是千差万别。同时，还要提前做好现场试验，对污染物的性质进行分析，再根据膜的材料特征以及试验结果选用最合适的清洗方法和清洗药剂，实现彻底清洗的同时，最大可能改善膜的性能。此外，还要考虑到化学制剂对膜的影响，因为清洗过程或多或少的会造成一定的损伤，在化学制剂的使用中更要考虑到膜对酸、碱等的耐受情况，以确保膜元件不受到太大的损伤，而影响其正常使用。 2.2.3生物清洗 除了上述两种方法，还可以采用生物清洗，具体来说可分为以下两种：一是，采用具有生物活性的制剂；二是，利用特定的手段，将生物剂附着在膜上，提高它的抗污染能力。目前来说，使用比较多的是酶制剂。其能够有效地切断蛋白质的肽链，因此对那些包含大量蛋白质的膜进行清洗是最为有效的。 3研究进展 随着相关技术的发展，近年来陆续出现了一些比较新颖、高效的清洗方法，包括研究出了更为有效地清洗制剂，以及效果更好的清洗
反渗透膜在水处理中的研究进展 摘要：反渗透膜过滤技术是一种高效、低能和易操作的液体分离技术，比传统的水处理方法效果好，可实现海水淡化、废水的循环利用及对有用物质有效回收。本文主要介绍了反渗透原理及反渗透膜种类，进一步总结了反渗透膜在各种 污水的中的应用，最后对反渗透膜技术的发展趋势作了简单介绍。 关键词:反渗透膜；原理；有效；发展 Abstract Reverse osmosis membra ne filtratio n tech no logy is a high efficie nt, low operati on and the liquid separati on tech no logy, tha n conven ti onal water treatme nt effect is good, can realize the seawater desali nati on, wastewater recycli ng and effective to useful material recycli ng. This paper mai nly in troduces the reverse osmosis prin ciple and reverse osmosis membrane type, further summarizes the reverse osmosis membrane of the applicati on in wastewater , and fin ally to reverse osmosis membra ne tech no logy developme nt trend are in troduced. Keywords RO theory effective developme nt 20世纪80年代初，美国就克服纤维素材料的缺陷，研发出高水通量、高盐截流率的复合聚酰胺膜，使得反渗透技术广泛应用于工业领域。现在已从最初的海水、苦咸水脱盐及各种纯水制造的生活领域应用向废水处理、回用的环保领域发展。目前一方面水资源缺乏，要求不断开发利用比以前品质更低的水源；另一方面政府环保部门施加的压力及公众对高品质饮用水的需求要求处理方法更新、处理程度提高，这给膜分离技术尤其是反渗透膜技术带来了巨大的市场潜力和发展空间 1反渗透原理及反渗透膜种类 反渗透是一种以压力为推动力的膜分离过程。在使用中为产生反渗透压，需 用水泵给含盐水溶液或废水施加压力，以克服自然渗透压及膜的阻力，使水透过反渗透膜,将水中溶解盐或污染杂质阻止在反渗透膜的另一侧。其原理详见图 1 O
反渗透技术领域的历史与现状 ⑴纯水制备行业 以美国海德能公司的反渗透膜产品进入大陆市场为标志，国内的反渗透纯水制备工艺技术进入了高速发展阶段，在电力、石油、化工、冶金、电子、医药、食品等工业行业以及市政给水、直饮水等民用方面均得到了广泛的应用。与传统的离子交换、电渗析方法相比，反渗透膜法占领了纯水制备工艺的绝大部分市场份额。反渗透技术在国内最早应用于微电子行业中冲洗用水的制取，而近年来直饮水的反渗透工艺所形成的技术与消费浪潮，从南到北自东至西席卷全国，极大的促进了RO技术的普及。 近年来我国汇率稳定，关税下调，国外膜厂商在国内市场上激烈的价格竞争，国内代理商价格水分的不断挤出，配套产品的逐步国产化，均促使膜及其配套产品的市场价格及反渗透系统的工程造价一再下降。与此同时，我整体国力及企业购买力增强，个人消费水平提高，从另一方面促进了反渗透技术的广泛普及，促进了直饮水、市政供水及各工业行业先后接受了反渗透技术及其产品，形成了各自行业技术进步的重要环节。进而对国内整体工业进步起到了一定的促进作用。 ⑵反渗透膜产品 就反渗透膜的结构形式而言，中空膜、管式膜、板式膜的市场相对狭窄，致使美国杜邦公司(Du Pont)已经停止其中空膜的生产，日本东洋纺(Toyobo)的中空膜在国内的销量也极其有限，而因卷式膜的预处理要求低、处理水源范围宽、应用范围广泛、市场巨大，使卷式膜几成反渗透膜的代名词。在膜材料方面，由于醋酸纤维膜的工作压力高、脱盐率低等缺陷，已基本退出市场，低压与超低压芳香聚酰胺复合膜已成为市场的绝对主流。而膜产品的发展动向，是朝着低污染膜、正电荷膜、纳滤膜等多品种多用途方向发展。 海德能公司的低污染膜（LFC1、LFC3系列）具有较强的化学抗污染性能，是在原有的聚酰胺复合膜上再复合一层抗污染材料，使原来带负电荷的膜表面呈电中性，同时提高其亲水性，从而有效提高了膜的抗有机物污染能力。陶氏化学公司的低污染膜（BW30-FR系列）具有较强的物理抗污染性能，它提高膜表面的光滑度，加大膜元件进水隔网层厚度，使膜表面的紊流减小、流速加快，从而有效提高了膜的抗微生物污染能力。在地表水、中水、污水处理及其它溶液的浓缩、提纯处理等方面，低污染膜具有独特功效，自98年进入国内市场以来日益受到重视，普及速度很快。近年来出现的正电荷膜的膜表面带有正电荷，可更有效的去除阳离子，用于第二级反渗透时，可有效提高全系统的脱盐率，使之达到1μS / cm以下电导率的系统产水水质要求。纳滤膜在严格意义上不属于反渗透膜范畴，其膜材料品种繁多不仅限于芳香聚酰胺，膜的质量考核可以是病毒、细菌、胺氮、BOD等多种指标而不仅限于低脱盐率，因此纳滤膜的用途十分广泛，有待大力开发。 ⑶反渗透膜市场 在RO膜产品市场方面，美国海德能公司(Hydranautics / Nitto Denko)与美国陶氏化学公司(Dow Chemical / Filmtec)的膜产品占据了目前国内市场约80%，其余国外膜厂商，如美国Koch / Fluid System、Osmonics / Desal、Trisep、韩国世韩(csm / Saehan)、日本东丽(Toray)等公司共占据了约20%的市场。这一状况表明，具有大规模生产能力的国际卷式膜厂商无一例外地登陆了国内市场，并占有一席之地。国内从60年代开始研制RO膜（中空、卷式），当时的技术发展几与世界水平同步。随后若干年中，国内水平逐步落后于国际水平，自80年代开始引进国外膜生产线。目前以葫芦岛玉柴北方膜工业有限公司为代表，尚有4～5家企业具有一定生产能力，但在国内膜市场中的占有率不足2 %。
反渗透膜在水处理中的研究进展 摘要:反渗透膜过滤技术是一种高效、低能和易操作的液体分离技术, 比传统的水处理方法效果好,可实现海水淡化、废水的循环利用及对有用物质有效回收。本文主要介绍了反渗透原理及反渗透膜种类，进一步总结了反渗透膜在各种污水的中的应用，最后对反渗透膜技术的发展趋势作了简单介绍。 关键词:反渗透膜；原理；有效；发展 Abstract Reverse osmosis membrane filtration technology is a high efficient, low operation and the liquid separation technology, than conventional water treatment effect is good, can realize the seawater desalination, wastewater recycling and effective to useful material recycling. This paper mainly introduces the reverse osmosis principle and reverse osmosis membrane type, further summarizes the reverse osmosis membrane of the application in wastewater, and finally to reverse osmosis membrane technology development trend are introduced. Keywords RO theory effective development 20世纪80年代初, 美国就克服纤维素材料的缺陷,研发出高水通量、高盐截流率的复合聚酰胺膜, 使得反渗透技术广泛应用于工业领域。现在已从最初的海水、苦咸水脱盐及各种纯水制造的生活领域应用向废水处理、回用的环保领域发展。目前一方面水资源缺乏, 要求不断开发利用比以前品质更低的水源; 另一方面政府环保部门施加的压力及公众对高品质饮用水的需求要求处理方法更新、处理程度提高, 这给膜分离技术尤其是反渗透膜技术带来了巨大的市场潜力和发展空间 1 反渗透原理及反渗透膜种类 反渗透是一种以压力为推动力的膜分离过程。在使用中为产生反渗透压,需用水泵给含盐水溶液或废水施加压力,以克服自然渗透压及膜的阻力,使水透过反渗透膜,将水中溶解盐或污染杂质阻止在反渗透膜的另一侧。其原理详见图1。