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摘要：反渗透膜的污染是反渗透系统应用中最大的问题之一，及时的化学清洗可有效地恢复反渗透膜的性能、延长其使用寿命。对反渗透膜的污染及其化学清洗方法进行了综述，主要内容包括反渗透膜化学清洗的判断，清洗流程，确定化学清洗方案，清洗注意事项。
关键词：反渗透；化学清洗；污堵；清洗药剂
1.反渗透膜化学清洗的判断
1.1判断反渗透系统什么时候需要化学清洗是第一个要解决的问题，很重要、很关键。常用标准有下述三条，任何一条达到标准，就应该清洗系统。及时清洗十分重要，当洗不洗，则有可能导致清洗变得很困难。
①反渗透标准化产水量降低10%。
②标准化的透盐率增加10%—15%。
③进水与浓水之间标准化压差增加15%。
1.2考虑到标准运行对车间来说有一点难度，根据系统每段压差的变化，建立一个简单的判断方法。在产水量、回收率、水温、TDS 等运行参数基本保持与初始开车时数值一致的情况下，反渗透膜系统每段压差能准确反映该段膜内部的脏污程度：
① 压差 1.0Bar 左右 → 系统很干净，通道畅通，不需清洗。
② 压差 1.5Bar 左右 → 系统有 50%污堵量，通道堵塞不严重，容易清洗。
③ 压差 2.0-2.5Bar → 系统有 70%污堵量，通道堵塞严重，不易清洗。
④ 压差 3.0-3.5Bar → 系统有 90%污堵量，通道基本堵死，清洗困难。
⑤ 压差>3.5Bar → 系统完全堵死（100%），通道完全堵死，清洗无望。
2、清洗流程
RO 系统在线化学清洗的工艺流程如下图，化学清洗方式比较灵活，既可进行分段清洗，也可进行一、二段整体清洗。
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3.确定化学清洗方案
3.1分析方法
对于需要初次化学清洗的新系统而言，当然事先并不知道什么清洗方案是合理的，也不知道需要使用多少药品，多长时间合适，循环和浸泡哪个方式合适。因此，这就需要在清洗时有一个摸索实践的过程，必要时可以辅以烧杯试验，验证药品的有效性。
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取膜表面上黄色污染物进行HCl溶解试验。取黄豆大小的黄色污染物于锥形瓶中，而后加入 HCl 数滴，观察其溶解效果。结果发现黄色污染物 80-90%都能被HCl很快溶解，溶液显黄色，从而证明酸洗的有效性。
酸洗一般采用循环方式就很有效，很少需要浸泡；碱洗则一般先采用循环方式，如果效果实在不好，则可考虑浸泡，以延长反应时间，浸泡一段时间（或 30 分钟，或 60 分钟，或更长）后，还需适当循环（10-20 分钟即可）一下。循环的好处是能将新鲜的药品不断补进膜内部，以缩短整体清洗反应时间；浸泡则由于大大延长了反应时间，有利于难溶物质的清洗反应。将循环和浸泡灵活加以组合应用，将能以最短时间，取得最佳效果。对于污堵严重的系统，由于进水通道堵塞，药品进不去，上述尝试清洗不一定好进行。这时可考虑打开压力容器，采集污染物样品，而后分别进行酸滴、碱滴等烧杯试验，观察污染物溶解、释放气体、溶液颜色等变化情况。这样也能初步判断需要酸洗还是碱洗。也可用酒精灯简单灼烧污染物，以判断有机物和非有机物，并闻气味有无鱼腥味。
3.2化学清洗方法
标准酸洗或标准碱洗作为安全的最优先清洗方案，可先选择一种方法进行化学清洗，看看系统参数恢复效果。酸洗时使用酸性清洗剂加HCl配制pH=2 的溶液，温度控制 25-30ºC，一边循环一边检查 pH 变化，如果 pH 上升明显就不断补酸，直到 pH 稳定在 2.0-2.5 之间，不变为止；碱洗时使用碱性清洗剂加NaOH配制 pH=11.5 的溶液，温度控制25-30ºC，一边循环一边检查 pH 变化，如果 pH 下降明显就不断补碱，直到 pH 稳定在 11.0 左右，不变为止。无论是酸洗还是碱洗，如果出现大量污染物被清洗下来，导致清洗液很快变得浑浊或者颜色很深，不论 pH 变化多大，第一时间将严重脏污的清洗液换掉，而后注入干净的清洗剂，继续原来的循环清洗，直到 pH 不再变化或者清洗液颜色很浅为止。
每种药品清洗完后，应该漂洗系统至干净状态，而后运行 5-8 分钟，读取运行数据、监测出水指标。再对比化学清洗前后的运行数据，看看产水量、脱盐率等是否有明显恢复，这是判断化学清洗成功与否的依据。如果清洗前后的变化十分显著，则通过压力、压差、产水量等表观变化也能简单判断清洗的效果，只是不太严谨。这样大体我们能知道酸洗有效还是碱洗有效。如果清洗完全有效，则参数应该完全恢复到原有水平；如果清洗只是部分有效，则应尝试另一种药品清洗，方法如前。洗完后再次评估效果。如此酸洗、碱洗可能需要反复交替进行数遍。
反渗透系统一、二段都需进行清洗时，可采取分段清洗。分段清洗是将 RO 的一段、二段分开进行清洗的过程。由于循环回路分开了，所以容易控制每段的流量，从而保证每个压力容器所需的大流量，而且容易分别控制一段、二段的清洗时间，避免过洗发生；不足是耗时较长。整体清洗就是把一段、二段串联起来一起循环清洗，比较省时间；不足是：在保证第二段足够循环流量的情况下，第一段的循环流量可能略显不足，而且一、二段的清洗时间始终相同，不能分别控制，有造成过洗的潜在机会。实践上，到底怎么选择分段清洗和整体清洗，取决于污染物的类型和形态。如果污染物只是需要清洗剂通过化学反应除掉（比如：纯粹的碳酸钙垢），溶解产物完全进入清洗溶液中，而且很容易带出RO膜内部，那么整体清洗就很合适；如果污染物只是部分与清洗剂反应而溶解，那么不溶解部分可能需要通过增大循环流速（比如：难溶胶体和微生物的复合污堵、PAM 等高分子污 堵、胶体硅的污堵、难溶垢和易溶垢的复合污堵等），以增强冲刷效果才能带出RO膜内部，或者说污染物不容易全部从RO膜内部带出来，那么分段清洗更为合理，可以显著节省清洗时间。其他适用原则：系统需要严厉清洗时，一般采用分段清洗为宜。
3.3清洗药剂
化学清洗时除酸性清洗剂外，调节PH＝2常用有盐酸、柠檬酸、硫酸、磷酸。氧化性的硝酸不能采用，反渗透膜会被氧化，发生不可逆的损害。盐酸酸性强，电离快，反应快，没有副反应，因此比较安全，只是使用过程中可能需要一次或多次补加药量，来维持PH。化学清洗常用的碱性清洗剂主要是氢氧化钠、EDTA四钠盐。其他常用药剂有亚硫酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠等。亚硫酸氢钠特别适合于清洗铁氧化物、锰氧化物等氧化性的污染物，配制浓度一般 0.1-1.0%，必要时中途补加药量。十二烷基苯磺酸钠主要用于去除有机物、粘泥、微生物膜、以及导致RO膜面亲水性下降的污染物，考虑到起泡问题，一般配制浓度很低 0.005-0.02%，而且清洗温度不宜太低。
4.清洗注意事项
4.1 反渗透膜在化学清洗时严禁超温，最安全的清洗温度为 25-30 摄氏度。避免反渗透膜被高温水浸泡后膜孔放大，不可恢复，使脱盐率下降。
4.2严重脏污的溶液应及时放掉，通过清洗液颜色的变化或者污染物剥离的情况来判断。如果清洗液颜色很深或者大量污染物剥离导致清洗液很脏，则应快速放掉清洗液，更换同种新鲜清洗液，再次进行同样的清洗。避免反渗透膜在清洗时被脏污清洗液二次污染，还会对膜表面造成一定的机械性损伤，延长清洗时间，浪费人力和时间。
4.3 分段清洗完成后一定进行漂洗，由于管道、药箱死区的影响，不同药剂清洗完成后漂洗就变得非常重要，从而避免不同药品的交叉反应。
5.结束语
反渗透膜的化学清洗是反渗透恢复其性能和装置运行维护中的一个重要环节，化学清洗的成功与否直接影响脱盐水装置的平稳运行。针对反渗透膜的化学清洗，首先应该找出反渗透膜污染的原因，确定造成膜污染的污染物的性质，然后选择合适的清洗剂和清洗方法。化学清洗并不是万能的，反渗透膜化学清洗好比洗衣服，洗一次旧一次，化学清洗对膜的损害还是比较大的。控制好预处理系统，才是延长反渗透膜使用寿命的主要措施。
参考文献：
[1] 张葆宗 反渗透水处理应用技术[M].北京：中国电力出版社，2004。
[2] 陈志和 电厂化学设备及系统[ M].北京：中国电力出版社，2006。
[3] 杨昆，王宇彤 反渗透系统的结垢污染与清洗维护，2001。
[4] 王宇彤 反渗透膜的污染与清洗，1996。