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摘要：随着水资源的日益短缺以及对污水处理的迫切需求，反渗透技术在纯水过程中已经越来越受到关注。但在反渗透过程中，浓差极化和膜污染仍是不可避免的问题，其中，膜污染是制约其膜性能发挥的主要问题，导致产水量降低、脱盐率降低、操作费用高等，并影响膜的使用寿命。
关键词：反渗透膜；制纯水过程；污染；防治
引言
反渗透膜（简称RO）自问世以来，因其能耗低、分离高、占地小、便于自动化控制等特点一直受到各个国家工业的重视。它可以截留水中的无机盐类小分子，不仅可去除水中的细菌、病毒、胶体大分子等微粒，而且还具有显著的脱盐性能，用途很广泛，但目前学者大多集中在研究反渗透技术的实际应用，以及膜污染的机理等方面，而对反渗透技术运行过程中的影响因素研究尚少，因此有必要对运行过程中的影响因素进行分析，以利于反渗透技术更好的运用于生产实践中。
1.反渗透膜技术概况
随着人类对饮用水需求量和纯水品质要求的提高，反渗透膜因其性能优异，成本低而备受青睐。我国反渗透膜的研究始于20世纪60年代，与国外发展的时间相比并不是很晚，但由于工业水平和研究能力相对落后，初期并没有得到规模化发展。70年代开始对反渗透和中空纤维膜元件进行研究，并于80年代迅速发展并实现工业化。80年代中期对反渗透复合膜进行研究，于1995年在杭州水处理研究中心成功研制出第一张反渗透复合膜。经过几十年的深入研究，我国在反渗透膜技术领域取到了重大进展，尤其是通过膜改性所制得的反渗透膜材料在实际应用中有较好的效果。如，2008年国产反渗透的脱盐率达到99.7%，已经属于国际先进水平。随着国内反渗透膜公司的日益发展，国产膜的市场占有率不断提高，从而打破了进口反渗透膜的垄断。
2.反渗透膜污染及防治
反渗透膜分离技术是最近几年发展很快的水处理技术，膜污染是反渗透技术在使用中遇到的比较大的问题，反渗透膜的污染不光光降低了系统运行的经济性，并且它也是让反渗透技术进一步推广的重要因素。因此，在本次试验中通过反冲洗来清洗膜表面污染物，以提高膜通量，延长膜寿命。
（1）工艺性能
对于一个反渗透运行过程来说，除了产水水质要达到要求，产水流量也不能过低，因此要在保证产水水质的情况下尽量提高回收率，可以减少浓水的排放量，节约用水。本实验是采用改变阀门大小的方法，不断减小浓水端的流量，从而控制回收率。
反渗透装置的回收率体现制水系统的工作效率，脱盐率体现反渗透膜的工作性能，两者之间相互的影响、相互的制约。本实验在保持其他条件相同的情况下，改变不同回收率（37.54%，52.87%，61.92%，71.65%，80.92%，100%），待持续运行一个小时待稳定后，取出水水样测量其TDS含量，得到回收率和脱盐率的变化关系。
反渗透装置的回收率越高，其脱盐率越小。虽然脱盐率基本能稳定在一个比较高的水平（92%以上），但出水TDS已经从1ppm增加到7ppm。回收率过高，使浓水侧流量过小，浓度过高，不利于水垢排出，加剧浓差极化使膜表面结垢。所以，在工程的实际应用中要根据具体的需要（出水水质）来选择合适的回收率。在保持其他条件相同的情况下，改变不同回收率37.54%，52.87%，61.92%，71.65%，80.92%，100%，待持续运行一个小时待稳定后，取出水水样测量其pH值，得到回收率与出水pH的变化关系，实验结果表明随着回收率的提高，PH值不断上升，说明水质还是受到一定程度的影响。
（2）反渗透膜污染
反渗透膜为清洁水的生产提供了可能，但反渗透操作的过程中不可避免的会产生膜污染，从而对经济性造成极大的影响。
膜污染是因为胶体粒子或溶质大分子与膜存在物理、与膜接触的料液中的微粒、化学、生化的作用或者机械的作用而引起的膜表面或膜孔内吸附、沉积以及微生物在膜水界面的积累，导致膜孔径变小或者 堵塞，这种沉积包括吸附、堵孔、沉淀等，通常，控制反渗透膜污染的主要方法是在反渗透装置前进行预处理，但是仅仅是预处理是不能完全避免膜污染的，无论预处理操作多么严格，反渗透膜经过长时间运行中后膜的表面上会逐渐产生污染物的沉积，从而造成膜污染。膜表面污染物的存在影响产水通量的原因主要可以归纳为①污染物产生流体阻力。②污染物形成的滤饼层增加水的渗透压，妨碍了膜表面的溶解扩散，从而导致膜表面的水通量和截留率下降。膜污染包括有机污染、无机污染和复合污染，其中有机污染中的污染物主要包括多糖、蛋白质和天然的有机物质，无机污染物主要包括钙盐、镁盐、铝盐、硅酸盐、金属氧化物，复合污染物则是在有机污染和无机污染混合的情况下，形成的污染物更为复杂。当膜表面形成污染物后溶液的反扩散受到了阻碍，因此会加重浓差极化导致操作压力的升高和产水通量的降低。
（3）防治
①膜的预处理
原水的预处理于反渗透法的安全运行是非常重要的。反渗透膜对进水的水质也有比较高的要求，而在自来水中也含有些许可溶或者不可溶的无机物跟有机物。尽管反渗透可以截留它们，但反渗透目的是用来脱盐的。要是反渗透进水中含有比较多的浊度、悬浮物质，那么这些物质就会淤积在膜的表面上，它们还能让水中的硬度过高导致结垢，这样就会让流道堵塞，导致产水量与脱盐率下降、让膜组件的压差增大，更严重会导致膜组件报废。所以一定要对反渗透系统进水实施预处理，有效的预处理，对反渗透装置长期安全运行是非常重要的。
预处理的目的是为了：
（1）避免膜表面的污染，即避免悬浮杂质、微生物、胶体物质等依附在膜上或者膜水流通道的堵塞。
（2）避免膜表面结垢。反渗透运行中，有一些难溶盐如CaCO3和CaS04等沉积在膜上，堵塞膜孔，所以应预防这些难溶盐生成。
（3）保障不会受机械化学的损伤，让膜具备不错的性能和持久的使用期限。
②使用抗污染膜或改性膜
抗污染膜分为两种：一种是膜的流通通道更宽，不容易堵塞而抗污染，这种膜在纯水制取中不合适采用；另一种是利用对膜表面的改性，依据水质选择呈负电性、正电性或者电中性的膜，根据电性同性相斥的原理，让特定性质的污染物不容易沉淀在膜的表面，以此来实现抗污染特性。
③膜污染后的清洗
膜污染严重阻碍反渗透膜技术在海水淡化和污水回收中的应用。因此对反渗透膜污染的控制研究是反渗透膜发展的重要领域。然而，虽然预处理措施得到了提高，反渗透膜的抗污染性能得到了增强，但反渗透膜污染也是不可避免的。通常，在出现下列情况下，应当对反渗透膜进行清洗：①反渗透膜产水量比初始值降低巧%以上；②反渗透膜产水脱盐率比初始值降低15%以上；③系统运行压力比初始值升高15%~39%从长远发展的角度来看，通过清洗的方式来去除反渗透膜污染物能提高膜的使用寿命。高效的清洗剂可以减少反渗透膜的清洗频率，延长使用寿命，从而使反渗透膜在较高产水通量的状态下运行，增加经济效益。
结语
膜污染是制约膜发展的主要问题，它会导致产水量降低、透盐率升高、操作费用高而影响膜的使用寿命。所以反渗透膜需要定期的进行清洗以恢复膜的性能。进一步加强膜设备污染的防治，是当前乃至今后膜制纯水工作努力的方向。
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