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工业纯水设备科普篇之超纯水设备反渗透基础全自动超纯水机膜物理清洗的方法?

2019年06月12日 网络整理

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工业纯水设备在以反渗透技术为核心的水质纯化系统架构下得到了极大的发展与完善。一次偶然的发现让人们开始关注反渗透现象以及反渗透技术应用的重要性。从研究科学原理到技术成熟应用还有很长的路要走,反渗透纯水设备的使用更是经过了无数次的前期实践与检验。反渗透现象发生过程可以用语言进行形象的描述,但我们人须对科学技术进行更为深入的研究与归纳,并更为细致的探索与观察反渗透现象过程中说发生的一切,让我们更清楚的认识到反渗透的本质与出。

工业纯水设备反渗透技术基础

人们在自然界中早就发现了渗透膜的存在,更晚些才因为一个巧合发现了反渗透膜在自然界中存在的证据,自此,反渗透膜与反渗透现象便引起了科学界的关注与探索。目前,世界范围内对反渗透过程的物质传送机理以及模型主要描述为三种学说。

一、工业纯水设备反渗透技术溶解扩散模型

反渗透纯水设备技术溶解扩散上模型将半透膜的活性表面看成无孔且致密的膜,并假设在半透膜表面内溶质和溶剂都能溶解,各自在浓度或压力下的化学势推动下通过反渗透半透膜。溶解度以及扩散性的差异将影响溶质溶剂通过膜的能力。一种看法认为工业纯水设备就是利用各种杂质在半透膜的选择性下透过能力的不同,进行过滤的。物质的渗透能力不仅取决于扩散系数,而且取决于其在膜中的溶解度,溶质的扩散系数比水分子的扩散系数要小得多,因而透过膜的水分子数量就比通过扩散而透过去的溶质数量更多。

二、工业纯水设备反渗透技术优先吸附毛细孔流理论

反渗透纯水设备进水成分十分复杂,水中溶有不同的物质,将引起水溶液表面张力发生变化,溶质在水中的分布是不均匀的,溶液表面浓度与溶液内部浓度也不相同,这将导致溶液表面吸附现象,当水溶液与高分子多孔膜接触时,若膜的化学性质使膜对溶质负吸附,对水是优先的正吸附,则在膜与溶液界面上将形成一层被膜吸附的一定厚度的纯水层。它在外压作用下,将通过膜表面的毛细孔,从而可获取纯水。该理论较直接的解释了工业纯水设备中纯水得到的方法与原理。

三、工业纯水设备反渗透技术氢键理论

反渗透纯水设备中制备纯水的过程很多都是通过反渗透半透膜的化学特性来进行的。在醋酸纤维素中,大分子之间存在牢固结合并平行排列在晶相区域,而完全无序的排列则为非晶相区域。水与醋酸纤维素羰基上的氧原子会形成氢键并构成所谓的结合水。当醋酸纤维素吸附了层水分子后,会引起水分子熵值的极大下降,形成类似于冰的结构。在非晶相区域较大的孔空间里,结合水的占有率很低,在孔的中央存在普通结构的水,不能与醋酸纤维素膜形成氢键的离子或分子则进入结合水,并以有序扩散方式迁移,通过不断的改变和醋酸纤维素形成氢键的位置来通过膜。水分子以这种形式到达致密活性成而到达多孔层,较终透过半透膜。

全自动超纯水机反渗透膜污染是影响反渗透系统工作效率和使用寿命的一个重要因素。一般反渗透膜的使用寿命在2-3年,而正确的反渗透膜清洗技术可以使膜的使用寿命在原来的基础上延长1-2年。因此,当反渗透系统参数出现如下变化时,应及时进行反渗透膜清洗处理。

全自动超纯水机膜污染通常是指溶液中的溶质、膜以及溶剂相互作用而产生的一些复杂现象,主要包括膜面污堵、化学破坏以及细菌生长几种情况。

全自动超纯水机膜物理清洗方法

(1)水力方法:降低操作压力,提高料液循环量对膜面进行较长时间的冲刷,以去除附着于膜面的污染物,有利于提高通量。这种方法最简单,但这处理过的膜,通量恢复值较低,经短期运转后透水性能再次快速下降。

( 2)气-液脉冲:往膜过滤装置间隙通入高压气体(空气或氮气)形成气-液脉冲,气体脉冲使膜上的孔道膨胀,从而使污染物能被液体冲走。这种处理方法较简单,对于初期受有机物污染的纳滤膜是有效的。

(3)保护液浸泡:在MPS-44纳滤膜分离林可霉素(又称洁霉素)废水的实验中发现,当用保护液浸泡受到严重污染的MPS-44纳滤膜4天以上、并经酸和碱液清洗时,膜的通量基本能完全恢复。这可能是保护液中的化学物质与嵌于膜内的残留污染物之间存在相互作用,从而疏通了水通过膜的通道。只是该法耗时太长,膜的有效利用时间缩短。

清洗后的纳滤装置压差、出水流量、膜透过率都恢复到了正常范围。此时,出水水质得到了提高,全自动超纯水机膜通量恢复到了正常的20L/(m2·h),达到了清洗目的。


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