1、1反渗透膜的化学清洗摘 要: 通过对反渗透膜不同污垢的分析，提出了针对性的清洗方案，详细介绍了常规污染物清洗方法、清洗药剂配方及特殊污染物的清洗方法。 关键词: 反渗透膜结垢；化学清洗； 中图分类号：F407.7 文献标识码：A 文章编号： 反渗透是采用膜分离的水处理技术。随着膜科学研究和制造工艺的进步，反渗透水处理技术得到了迅速的发展。反渗透技术基本上属于物理方法，它借助物理化学过程，在诸多方面具有传统的水处理方法所没有的优点，例如：室温下使用、能耗低、占地少和运行维护工作量极少等。 反渗透膜表面在运行中由于给水带入的物质的污染而产生污垢，例如金属氧化物的水合物、钙的沉淀物、有机物和微生物。
2、这些物质在适当的操作条件下可借助化学药剂的清洗而有效地去除，称为膜的化学清洗。 一、反渗透膜结垢的原因 预处理方式不当； 预处理运行不当； 给水系统（管道、泵、阀门等）材料选择不当； 加药系统不正常； 2 停机后冲洗不当； 操作控制（如回收率、产品水通量、给水流速等）不当； 长期运行中积累的钙、硅等沉淀物； 反渗透给水的水源改变； 给水水源的生物污染。 二、反渗透膜需要进行清洗的标志 膜表面污垢导致产品水流量减少，膜的脱盐率下降，给水/浓水的压力差增加。 经过标准化后的运行参数：（产品水流量下降 10%，脱盐率下降5%，给水、浓水压差增加 15%需进行化学清洗）其基准是参比新膜最初始运行 24
3、28h 内的运行性能。如预处理合理、运行正常，则一般半年至一年清洗一次，如小于 3 个月就需要清洗，则应研究改进预处理方式。 污垢种类的判别 复合膜的清洗，由于其对 PH 值和温度的高度稳定性，只要选择清洗工艺得当，就可以达到较好的清洗效果。如果未及时清洗，拖延太久，就很难清洗干净。有效的清洗是依据污垢的性质选择清洗化学药品，错误选择药品将使污垢恶化，因而清洗前可根据下列几个方面弄清污垢种类： 给水化学分析成分； 以前清洗的检查结果； SDI 测定的过滤膜上的污染物分析； 保安过滤器上沉积物分析； 3 检查给水管道内表面，打开压力容器端盖，观察膜元件进水端污垢的外状（如红棕色可能是铁污垢，生物
4、污垢活有机物通常为黏性胶状物） 。 化学清洗工艺要点 必须按照选择的配方和规定的温度进行； 清洗流速：对于 8in 膜元件，流速最大采用 9.1m3/h；4in 膜元件，流速采用 1.82.3m3/h； 2.5in 膜元件，流速采用 0.71.1m3/h。压力容器的压力必须是达到上述流量的最小压力，但通过任何压力容器的压降不得超过 60psi。 膜元件的清洗可以用阴离子表面活性剂，避免使用阳离子表面活性剂，因其可能产生不可逆转的污堵。 可以并联清洗，也可以分段清洗，分段清洗的目的是： 不致使第一段流速过低，不致使最后一段流速太高。 不致使第一段沉积物带至下一段。 配置溶液使用的水源必须为反渗透
5、产品水。 清洗设备及系统 清洗溶液可能为酸性或碱性，即 PH=112，因此清洗系统必须是防腐材料，溶液箱设有加温，故应考虑耐温（45） ，不应低于 15，以防止化学药剂在低温下沉淀，一般可用碳钢衬胶、环氧玻璃钢或聚丙烯材料。清洗箱应设有盖子，盖上有人孔以便加药。 清洗溶液箱体积大致为每次清洗时第一段压力容器的容积加上清洗（进出溶液）循环管路的容积。 4清洗流量：对于 8in 膜元件，流速最大采用 9.1m3/h，流量乘以第一段最高的压力容器排列个数，考虑到污垢严重的可能性，应乘以 1.5 倍的系数。 清洗过程及步骤 清洗系统的准备 停下待清洗的反渗透系统，关闭高压泵出口截止阀和电动阀，开浓水排
6、放阀和调节阀，关闭产品水手动阀。打开产水清洗回流阀。上述阀门不能有内漏现象。 将除盐水注至清洗水箱 1/2 液位，打开清洗泵进口阀，启动清洗水泵，开启清洗水泵出口回流阀门，打开清洗保安过滤器进口阀和出口阀，此时可打开保安过滤器上的空气阀排放系统中的空气，直至水流出为止，即可准备清洗。 配置清洗液 将药品加入清洗水箱，加除盐水至 2/3 液位，用清洗水泵混合一遍清洗液，预热清洗液时应用低流量（理论清洗水量的一半） 。 尽可能低的清洗液压力置换元件内的原水，其压力仅需达到足以补充进水至浓水的压力损失即可，即压力必须低到不会产生明显的渗透产水。低压置换操作能够最大限度的减低污垢再次沉淀到膜表面，视情
7、况而定，排放部分浓水以防止清洗液的稀释。 浓水管路中就应该出现清洗液，让清洗液循环回清洗水箱并保证清洗液温度恒定。 停止清洗泵的运行，让膜元件完全浸泡在清洗液中。一般元件浸泡51 小时足够了，但对于顽固的污染物，需要延长浸泡时间，如浸泡1015 小时或过夜。为了维持浸泡过程的温度，可采用很低的循环流量（理论清洗流量的 10%） 。 进行大流量循环，循环时间为 3060 分钟。大流量能冲掉被清洗液清洗下来的污染物。大流量的条件下，将出现过高压降的问题，单元件最大允许的压降为 1bar（15psi） ，对多元件压力容器最大允许压降为 3.5bar（50psi）,以先超出为限。 预处理的合格产水可以
8、用于冲洗系统内的清洗液，除非存在腐蚀问题（例如，静止的海水将腐蚀不锈钢管道） 。为了防止沉淀，最低冲洗温度为 20。 注：在酸洗过程中，应随时检查清洗液 pH 值变化，当在溶解无机盐类沉淀消耗掉酸时，如果 pH 的增加超过 0.5 个 pH 值单位，就应该向清洗箱内补充酸，酸性清洗液的总循环时间不应超过 20 分钟，超过这一时间后，清洗液可能会被清洗下来的无机盐所饱和，而污染物就会再次沉积在膜表面，此时应用合格预处理产水将膜系统及清洗系统内的第一遍清洗液排放掉，重新配置清洗液进行第二遍酸性清洗操作。 清洗药剂配方 八、清洗药剂的性能和作用 反渗透膜上的污染物主要有：悬浮颗粒、胶体颗粒（包括有机
9、物和无机物） 、难容盐垢（有碳酸钙，钙、锶、钡的硫酸盐） 、金属氧化物、6二氧化硅、有机物、微生物等。所采用的化学清洗药剂有酸、碱、有机络合剂以及表面分散剂等。化学药品在清洗中的作用如下： 盐酸 盐酸是一种价格便宜，易于去的的无机强酸，盐酸能溶解碳酸盐水垢、多数金属氧化物。 磷酸 磷酸是中等酸性的无机酸，由于分级电离，故酸性较盐酸弱，常用浓度 0.5%。对碳酸钙和金属氧化物都有容积作用。 氨基磺酸 氨基磺酸也是次于盐酸、磷酸的有机强酸，其 1%水溶液的 PH 值为1.18。不挥发、不吸湿、无味无毒、不燃的白色晶体。 柠檬酸 柠檬酸为无色透明晶体，1%水溶液的 PH 值为 2.3。柠檬酸可溶解金
10、属氧化物，其原理不是依靠氢离子去溶解，而是柠檬酸能够络合金属离子，把氧化物去除。 碱液 碱液清洗主要是为了去除微生物、有机物和硅垢对膜的污染。碱液主要采用氢氧化钠（0.1%）的水溶液，其 PH 值约为 12。 硫代硫酸钠 硫代硫酸钠用于清洗金属氧化物，属于还原性溶解，采用浓度 1%。 表面活性剂 表面活性剂是能分散在溶液中的有机化合物，可使溶液的表面张力7降低，引起正吸附，这样可使溶液表面容质大于溶液内部容质分子的浓度。十二烷硫酸钠是膜清洗中最主要的表面活性剂，加入量为 0.1%。 九、特殊污染物的清洗 硫酸垢的清洗 硫酸盐垢的污染是非常难以清洗的一类膜污染物，如果硫酸盐类垢不能在早期发现，膜
11、系统性能能够清洗恢复的可能性极低，最有可能是将出现产水量的下降并难以恢复。其清洗系统配置、pH 和温度范围及建议清洗流量值完全相同。 清洗药品：0.1%NaOH；1.0% Na4-EDTA（pH12，温度 30C） 有机物的清洗 针对存在有机物如腐植酸和富里酸、阻垢剂或油等污染膜系统的清洗，清洗过程，系统配置、pH 和温度范围及建议清洗流量值完全相同。 清洗药品： 先用 0.1% NaOH，pH12，最高温度 30oC 进行清洗， 再用 0.2% HCl，pH2，最高温度 45oC 进行清洗。 参考文献 1张葆宗，李明，张松建等.反渗透水处理应用技术 M.中国电力出版社，2004. 2DOW 反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册C，2011. 3卞卫华.膜技术在电厂水处理中的应用J.能源工程,2005.
