反渗透阻垢剂的动态阻垢性能研究及垢样分析
阻垢剂性能实验
阻垢剂性能实验为了比较各种反渗透膜阻垢剂对黄台电厂循环冷却水的阻垢性能，特做如下烧杯实验。
一、实验方法1、阻垢剂样品选择根据黄台电厂的循环冷却水水质特点，初步选择如下阻垢剂进行实验：#1 MDC220（Argo）#2 MSI300（Argo）#3 PTP0100（清力）#4 PTR800（威尔）#5 ZDH-308(大河) #6 Flocon135（大湖）#7 Acumer1035（罗门哈斯）#8 Tri Pol 9010TM2、实验方法取循环水进行混凝、过滤，测定过滤出水pH、Ca2+、Mg2+、全铁、SO42-、CO32-、活性SiO2。
调节过滤出水pH值至7.0~7.5，取适量水样加入适量阻垢剂观察是否有沉淀生成，以考察反渗透阻垢剂和循环水现有阻垢剂、絮凝剂以及助凝剂的兼容性，选择兼容的样品继续实验。
取等量过滤后的循环水，分别加入等量阻垢剂，在约40o C 温度下蒸发浓缩相同倍率后，测定浓缩水pH、Ca2+、Mg2+、全铁、SO42-、CO32-、活性SiO2，计算各离子的阻垢率，阻垢率越大说明该阻垢剂对该离子的阻垢效率越高。
阻垢率的计算方法如下：设某离子的原水浓度为C0, 浓缩倍率为a，不加阻垢剂浓缩后浓度为C1，加阻垢剂浓缩后浓度为C2，则该离子的阻垢率d为：d = （C2- C1 ）/ （C0 * a）* 100%二、实验步骤1．取8#冷却塔水（浓缩倍率7倍）10升，分别加入100ppmPAC 和0.6ppmPAM进行混凝处理后用快速滤纸过滤，测试过滤出水pH、Ca2+、Mg2+、全铁、SO42-、CO32-、活性SiO2，测试结果见表1。
2．用工业盐酸调节过滤出水pH值至7.15。
3．分别取100 ml过滤出水加入阻垢剂2 ml，观察是否有沉淀，实验结果见表2。
由表2可见，#7和#8样品与电厂所用药剂不兼容，因此只选用#1~#6样品进行后续实验。
4．分别取650 ml过滤出水于1000ml烧杯中，加入阻垢剂6.35ppm左右（取5 ml阻垢剂稀释40倍，分别加稀释溶液3滴），其中#0烧杯为不加阻垢剂的空白样，#1~#6烧杯分别加入#1~#6阻垢剂。
新型反渗透阻垢剂的合成及阻垢性能研究.
第33卷第6期2006年北京化工大学学报JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF CHEMICAL TECHNOLO GYVol.33,No.62006新型反渗透阻垢剂的合成及阻垢性能研究齐惜娟1刘伟13郦和生2胡清华1(1.北京化工大学化学工程学院,北京100029;2.燕山石化研究院,北京102500摘要:以水做溶剂,采用过氧化物类引发剂合成了丙烯酸(AA 和丙烯酰胺(AM 共聚物(AA/AM 。
探讨了共聚物作为反渗透水处理药剂,对CaSO 4的阻垢率与引发剂用量、合成温度、单体配比、共聚物黏度以及投加量之间的关系。
实验结果表明,合成共聚物时的引发剂用量、合成温度、单体配比均对共聚物的阻垢率有较大影响,三者均存在最佳值。
合成的共聚物在反渗透水处理系统中对CaSO 4垢有优异的阻垢性能,在高钙离子浓度下,药剂用量仅为8mg/L 时,对CaSO 4的阻垢率达91%。
此共聚物有优异的阻垢性能,能够广泛应用于反渗透水处理系统。
关键词:丙烯酸2丙烯酰胺共聚物;合成;反渗透;阻垢剂中图分类号:TQ0851412收稿日期:2006204203基金项目:燕山石化研究院技术开发项目(H2004195第一作者:女,1980年生,硕士生3通讯联系人E 2mail :liuw @目前,反渗透膜技术在水处理领域应用十分广泛,但膜污堵问题大大提高了其运行成本。
对无机盐的污堵多采用向系统添加阻垢剂的方法加以防止。
因此,阻垢剂的开发一直是研究的热点[1]。
目前,阻垢剂的研究逐渐向高效、多功能、复合化、低毒化方面发展[2]。
按其分子的结构分为均聚物阻垢剂、共聚物阻垢剂(含磷类、聚羧酸类、磺酸类[3]。
近年来共聚物阻垢剂作为反渗透阻垢剂的发展十分迅速。
聚合物类阻垢剂具有阻垢效果佳、热稳定性好等优点[4]。
据文献报道[5],共聚物类反渗透阻垢剂主要是通过晶格畸变和分散两种作用来抑制沉积物的形成,同时具有很好的阈值效应。
新型反渗透膜阻垢剂SM21的性能研究
验结 果见 图 １ 。实验 中 ， ａ 浓度 （ Ｃ Ｃ ） Ｃ２ ＋ 以 ａ Ｏ 计 和
Ｈ ０ 浓 度 （ Ｃ Ｃ ） 为 ８ ０ｍ ／ 实 验 温 Ｃ ｉ 以 ａＯ 计 均 ０ ｇ Ｌ，
投 加 浓 度 在 ６ｍｇ ／ Ｌ时 的 阻 垢 效 果 ； 投 加 浓 度 为 ８ｍｇＬ时 ，Ｍ２ 在 ／ Ｓ １的 硫酸 钙 阻垢 率 达 到 ９ ． ， 进 口阻 垢 剂 １ 在 １％ 而 ２
投 加 浓 度 为 １ ｇＬ时 的硫 酸 钙 阻 垢 率仅 为 ８ ． 。 ０ｍ ／ ０３ ％ 关键词 ： 反渗透膜 阻垢 剂 碳 酸钙 硫 酸 钙
反 渗 透 膜 阻 垢 剂 对 推 动 反 渗 透 膜 分 离 技 术 在 水 处 理领域 的进一步应用具 有积极意义 。
溶 液 中的剩余 Ｃ 浓度 ， 计算 阻垢 率 。
２ 结 果 与 讨 论
２１ Ｓ ２ ． Ｍ １的 阻 碳 酸 钙 垢 性 能
２１ 阻垢剂浓度对 阻碳 酸钙垢性能 的影响 ．． １
１２ 实 验 方 法 ．
药剂 阻碳 酸钙垢和 阻硫 酸钙垢性 能的评价方
法 均 参 照 国 家标 准 ［ 在 装 有 去 离 子 水 的 ５ ０ｍ ５ １ 。 ０ Ｌ
容量瓶 中 ， 依次加入一定 量的氯化钙 溶液 、 阻垢剂 溶 液和碳 酸氢钠 （ 或硫 酸钠 ） 液 ， 溶 并调 节 ｐ Ｈ值 ，
摘
要 ： 对 新 型 反渗 透 膜 阻垢 剂 Ｓ １的阻 碳 酸 钙垢 和阻 硫 酸 钙 垢性 能 进 行 了 研 究 。 果 表 明 ： Ｍ２ 具 有 良 Ｍ２ 结 Ｓ １
反渗透阻垢剂的动态阻垢性能研究及垢样分析
２ 结果 与讨论
２．１ 小型反渗透装置的性能评价 以地下水作为试验原水，水质指标 Ｃａ２＋ （以
饱和指数 ＬＳＩ 是反渗透阻垢剂阻垢性能的一项 重要指标，饱和指数越大，阻垢性能越好。图 ５ 为 ＲＯ 膜元件浓水测的 ＬＳＩ 值与总回收率的关系。可以看 出，３ ｍｇ·Ｌ－１ 的阻垢剂可使浓水测的 ＬＳＩ 值达到 ３．１， 而不出现结垢，３ ｍｇ·Ｌ－１ 的 ＰＴＰ０１００ 存在下，浓水测 的 ＬＳＩ 值达到 ２．９，而不出现结垢。同时可以看出， ＣａＣＯ３ 没有结垢时，ＬＳＩ 值会随回收率的增加而增 加，直至 ＣａＣＯ３ 开始结垢，ＬＳＩ 值随回收率增加而下 降。这是因为在运行期间，一方面供料罐中构晶离子 的浓度将周期性地增加（浓缩），另一方面由于 ＣＯ２ 能通过膜，引起供料罐溶液的 ｐＨ 增加，最终导致膜 元件浓水侧的结垢趋势增加，膜元件浓水侧 ＬＳＩ 增 加。当 ＣａＣＯ３ 开始结垢时，浓水侧的构晶离子浓度 及 ｐＨ 都将降低，引起 ＬＳＩ 值下降，结垢趋势下降，此
ÁÇÃÂÇÃÈÄÉÅÆÁÂÂÇÈÉ 姜红静等，反渗透阻垢剂的动态阻垢性能研究及垢样分析
５１
行 ０．５ ｈ 后，排出部分产水，使供水中各离子浓度相
应提高，进入第二循环周期，再以全循环模式运行
０．５ ｈ，再进入下一个循环周期，不断重复这种循环，
直至出现结垢。
为了研究 ＲＯ 装置中浓水侧的结垢情况，每一周
期开始前及结束后，都要取样测定供料罐及浓水侧水
中的 Ｃｌ－、ＨＣＯ３－、Ｃａ２＋ 的浓度、电导率及 ｐＨ。Ｃｌ－、ＨＣＯ３－、 Ｃａ２＋ 的浓度分别按 ＧＢ／Ｔ１５４５３－９５、ＧＢ／Ｔ１５４５２－９５ 滴
反渗透结垢详细分析！
反渗透结垢详细分析！⽬前制纯⽔的⽅法有四种，蒸馏法、电渗析法、离⼦交换法和反渗透法。
⽽反渗透⼜是最先进、效率最⾼、最节能的制纯⽔技术。
反渗透是20世纪60年代迅速发展起来的⼀种⽔处理⼯艺。
⽬前，它已⽤在城市⽤⽔、锅炉补给⽔、电⼚锅炉补给⽔、⼯业废⽔及海⽔淡化和各种溶液中溶质分离等⽅⾯。
⽬前⽕⼒发电还是我国发电的主⼒军，在⽕⼒发电⽣产中，以反渗透处理⽔的技术应⽤很⼴。
华能⽟环电⼚反渗透的海⽔淡化，⼤唐⽢⾕发电⼚的反渗透⽔处理，国电邯郸热⼚的反渗透的⽔处理，⼭西阳泉有阳光发电有限责任公司等等。
1反渗透原理如果将淡⽔和盐⽔⽤⼀种只能透过⽔⽽不能透过溶质的半透膜隔开，则淡⽔中的⽔会穿过半透膜⾄盐⽔⼀侧，这种现象叫渗透。
因此，在进⾏渗透过程中，由于盐⽔⼀侧液⾯的升⾼会产⽣压⼒，从⽽抑制淡⽔中的进⼀步向盐⽔⼀侧渗透。
最后，当浓⽔侧液⾯距淡⽔⾯有⼀定的⾼度，以⾄它产⽣的压⼒⾜以抵消其渗透倾向时，浓⽔侧的液⾯就不再上升。
此时，通过半透膜进⼊浓溶液的⽔和通过半透膜离开浓溶液的⽔量相等，所以它们处于平衡状态。
在平衡时，盐⽔和淡⽔间的液⾯差H表⽰这两种溶液的渗透压差。
如果把淡⽔换成纯⽔，则此压差就表⽰盐⽔的渗透压。
根据这⼀原理，不难推论出，如果在浓⽔侧外加⼀个⽐渗透压⾼的压⼒，则可以将盐⽔中的纯⽔挤出来，即变成盐⽔中的⽔向纯⽔中渗透。
这样，其渗透⽅向和⾃然渗透相反，即反渗透原理（见图1）。
2半透膜渗透现象是18世纪发现的。
最出，⼈们都是⽤动物做实验。
动物膜不是真正的半透膜，它们有许多缺点，在⼯业上不能应⽤。
所以，反渗透技术的发展，决定于半透膜的制取⼯艺。
良好的半透膜应具备以下⼀些特性：1透⽔率⼤，脱盐⾼；2机械强度⼤；3耐酸、耐碱、耐微⽣物的侵袭；4使⽤寿命长；5制取⽅便，价格较低。
2.1醋酸纤维素膜这是最早的1960年制成的实⽤⼈造膜。
现在，其制造⽅法经多次改进，产品具有透⽔率⼤，脱盐率⾼和价格便宜的优点。
2.2聚酰胺膜在1970年以前制成的主要是脂肪族聚酰胺膜，例如尼龙-66、尼龙-6等，这些膜的透⽔性很差。
反渗透处理系统中阻垢剂效果研究
2020年7月第46卷第4期西南民族大学学报（自然科学版）J o u r n a l o f S o u th w e s t M in z u U n iv e r s ity(N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n)J u l.2020V o l.46N o. 4doi：10. 11920/xnnidzk. 2020. 04. 014反渗透处理系统中阻垢剂效果研究徐思(成都文化旅游发展集团有限责任公司，四川成都610000)摘要：反渗透膜处理技术是特质水（硬度超标、海水等）脱盐处理工程中应用最为广泛的分离技术之一.影响反渗透 膜处理效率、出水回收率等技术性能的决定因素之一是连续过水过程中反渗透膜表面过饱和盐离子结垢情况.根据我 国跨流域调水工程一般水质状况为基础，通过模拟水质反渗透膜处理试验，探究了代表性过饱和溶液（石青硫酸钙）离子沉淀析出过程的水力时间，并据此对反渗透膜工程控制参数提出建议:7.0倍数超饱和度水平不会对反渗透膜处理 系统运行及维护带来结垢问题，因此建议将处理过程中浓缩盐水超饱和度控制在7.0倍或以下；阻垢剂可有效延长浓 缩盐水结晶析出时间，在水力停留时间（析出时间）设定的情况下可有效提高盐水浓缩程度，从而提高回收率.关键词：反渗透膜;过饱和度；阻垢剂；结晶析出时间中图分类号:T Q028.8;X1文献标志码：A 文章编号:20954271(2020)044)4334)7Research on effectiveness of antiscalent in reverse osmosis treatment systemsXU Si(C h e n g d u C u ltu r e a n d T o u r is m D e v e lo p m e n t G r o u p,C h e n g d u610000,C h i n a)Abstract ：R e v e r s e o s m o s is( R O) tr e a tm e n t te c h n o lo g y is o n e o f th e m o s t f r e q u e n tly a p p l i e d m e th o d s in s e p a r a tio n te c h n o lo g ie s to t r e a t s p e c i a l q u a lity w a te r(h ig h s a lin ity w a t e r, s a l i n e w a t e r, e tc. ).O n e o f t h e k e y f a c to r s th a t a f fe c t R O t r e a tm e n t e n g i n e e rin g p e r f o r m a n c e, e. g. , tr e a t m e n t e f f e c tiv e n e s s a n d r e c o v e r y r a te is s c a l i n g h a p p e n i n g o f s u p e r s a t u r a t e d d is s o lv e d io n s th a t o cc u r s o n O R m e m b r a n e s u r f a c ed u r in g c o n tin u o u s w a te r t r e a tm e n t p r o c e s s. T h i s p a p e r s t u d i e s i n d u c tio n tim e of io n s f o r m ing g y ps u m(s u p e r s a t u r a t e d c a l c i u m s u l f a t e)th r o u g h s im u la tio n o f R O tr e a t m e n t o f s o lu tio n s th a t r e s e m b l e w a te r q u a lity o f it in t r a n s -w a te r s h e d w a te r tr a n s p o r ta tio n p r o je c ts o f C h i n a,a n d o ffe rs a d v ic e o n c o n tr o llin g c o e f f ic ie n ts o f R O m e m b r a n e t r e a tm e n t s y ste m in r e le v a n t a p p l i c a t i o n(s)：d u e to it th a t 7. 0s u p e r-s a t u r a t e d d e g r e e d o e s n t p o s e t h r e a t o f s c a l i n g to o p e r a tio n a n d m a i n t en a n c e o f R O tr e a t m e n t s y s t e m, it is s u g g e s te d th a t b r in e w a te r in tr e a t m e n t p r o c e s s b e c o n tr o lle d a t a s u p e r- s a t u r a t e d le v e l n o t o v e r7.0；a n t i s e a l a n t c a n e f fe c tiv e ly p ro lo n g b r in e w a te r i n d u c tio n tim e a n d c a n e ffe c tiv e ly e n h a n c e r e c o v e r y r a t e a t fix e d h yd r a u l i c re te n tio n tim e(i n d u c t i o n t i m e).Key w ords ： r e v e r s e o s m o s is； s u p e r-s a t u r a t e d d e g r e e； a n t i s e a l a n t； i n d u c tio n tim e当前，反渗透膜应用是解决干旱、半干旱地区水 含盐量过高的最高效、最现实的方法.反渗透膜应用 的前处理工序包括:缓沙过滤处理、离子交换处理以 及未过滤处理.先前完成的中试研究表明，高含盐量 水在当前已成熟应用的反渗透膜技术处理中的回水约为率80%,此平回水率势必造成大量珍贵水量的 浪费.限制反渗透膜回水率提升的一个主要问题是，当含盐水溶液被处理和进一步脱水至一定水平时，水 中高含量、微溶的离子将会在反渗透膜表面形成沉淀 和结垢，阻止纯水进一步被反渗透力推进通过反渗透收稿日期：202C M)4-15作者简介:徐思（1986-)，男，汉族，四川内江人,工程师，硕士，研究方向:环境工程434西南民族大学学报（自然科学版)第46卷膜，由此降低过滤水的出水量，并且将破坏反渗透膜 结构和功能[1当前提高反渗透膜回水率、提升反渗透膜效率的 重要途径之一就是阻止超饱和盐分在反渗透膜表面 的结垢.析出时间指的是超饱和的、将形成盐分结垢 的溶解态的盐离子，从其达到超饱和浓度到实际结垢 析出所经过的时间.如果析出时间较长，则即使盐分 离子浓度达到超饱和浓度，也不会在处理时间内析出 结垢&8].本文对阻止结垢的两种方法进行了研究，研究介质为硫酸钙溶解盐.通过此研究测定出时长短 于高含盐量水在反渗透膜应用处理中停留时间的超 饱和溶解盐浓度，并且研究析出时间对阻垢剂（抑制 超饱和盐粒子结晶析出的化学试剂）的响应效果，从 而据此研究阻垢剂在反渗透膜应用处理中的加药剂 量，使得超饱和盐离子在结晶、结垢并析出之前离开 反渗透膜表面[9M6].1材料及方法1.1方法框架本研究旨在探索阻垢剂（结垢抑制剂）对超饱和 溶解盐离子析出时间的影响.选取钙离子和二价硫酸 根离子作为实验介质，即析出结垢体主要为石膏粒子 (二水合硫酸根）.实验使用非接触式物理搅拌混匀装 置，排除实验目标外的可能的结晶体（杂质），实验使 用电导仪、分光光度仪及相关仪器测量溶液导电率、吸光度等与结晶析出过程紧密相关的物理化学指标.1.2仪器及材料标准1.2. 1试验仪器可见光分光光度仪：722N.电导率仪：奥豪斯 ST300C/B. IKA 磁力搅拌器：R CT basic package 11.2.2 试验材料氯化钙、硫酸钙均使用化学纯度（99%)，阻垢剂 使用Fl〇C〇nl35®结垢抑制剂和PT100®结垢抑制剂，配液均使用去离子纯净水（DI/Milli - Q).材料质量 精确至1.0 m g，储存溶液体积最大不超过1L.按需制 备特定浓度阻垢剂溶液，储存溶液体积最大不超过2 L,有效期限不超过2个月.研究溶液目标浓度硫酸钠 (Na2S04)、氯化钙（CaCl2)均为 0.075 mol/L.目标反 应溶液体积精确到1(T3 mL.1.3超饱和溶液制备及析出过程观测超饱和溶液制备效果必须尽可能使两种溶液形 成的微溶盐离子（Ca2+、S04>)瞬间达到均值状态下 目标浓度(〇.〇75 mol/L及其他等级浓度）.混合装置 由特制器皿、非接触式搅拌器以及毛细导液管等组 成.阻垢剂的加人时间安排在储备目标溶液混合之 前.电导仪、分光光度仪及相关仪器将为实验提供实 时数据测量.电导仪测量时长控制在40 ~50秒;分光光度仪调整参数为:600 n m波长，输出数据为透光度 (T%).同时实时监测反应溶液温度，以无明显波动 为数据可信基础.透光度通过吸光度公式转换吸光度 =-log,。
反渗透系统物理阻垢实践及分析
反渗透系统物理阻垢实践及分析发布时间：2021-06-07T09:01:20.774Z 来源：《福光技术》2021年4期作者：谢自彬[导读] 采用化学药剂阻垢相应控制要求较高，控制不当对反渗透膜的寿命影响很大，且阻垢剂运行成本较高。
福建福清核电有限公司福建福清 350318摘要：由于各种反渗透化学药剂阻垢剂在使用中受水中的硬度、碱度、铁离子、浊度等影响各不相同，所以采用化学药剂阻垢剂相应控制要求较高，控制或选用药剂不当对反渗透膜的寿命影响很大。
普遍使用的阻垢剂均为含磷药剂，加入系统后均有一定的阻垢效果，但同时也带来产生磷酸钙、滋生有机物等问题，而且随浓水排入河流，会造成河流水体的富营养化。
所以需选择其他的阻垢方法以取代化学药剂阻垢剂的使用，通过实验研究采用物理水处理技术引入到反渗透制水系统中，取代或部分取代阻垢剂等水处理化学药剂的使用，解决反渗透制水系统的膜污染结垢问题，同时降低药品损耗、减少对环境的污染。
关键词：反渗透；物理；阻垢study of physical Scale inhibition technology in reverse osmosis systemXIEZIBINFujian Fuqing Nuclear Power CO.LTD Fuqing 350318 ChinaAbstract: Due to different influence of the hardness, alkalinity, iron ions and turbidity of water to various chemical reverse osmosis scale inhibitors in use, adopting chemical scale inhibitor demands higher corresponding control, and improper control or improper selection of drugs would have a greatly bad influence on the life of reverse osmosis membrane. As commonly used scale inhibitors all contain phosphorus chemicals, when playing a part in scaling after joining the system, they create the problems such as calcium phosphate and breeding ground for organic matter, and lead to eutrophication of water bodies with dense water pouring into the river. Therefore, there is a need to choose other anti-scaling methods to replace the use of chemical scale inhibitors. Physical water treatment technology, which has been through experimental study, is introduced into the reverse osmosis water system, replacing or partly replacing the use of scale inhibitors and other water treatment chemicals and thus solving the problem of scaling and fouling of membrane in reverse osmosis water system, and reducing the loss of drugs and the pollution to the environment simultaneously.Key words: reverse osmosis; physical; scale1概述反渗透技术是目前水处理脱盐工艺中最成熟的物理脱盐技术之一，反渗透系统在产出纯水过程中，反渗透膜浓水侧表面易结垢，导致系统的产出水量减少，反渗透膜系统阻力上升，能耗加大等问题。
反渗透阻垢剂的特点及其评价方法
剂的阻垢效果，而且易通过改变实验条件来探索和研究阻垢剂的阻垢
效果和机理。 （３）部分循环法：
这种运行方式采用浓水循环、产品水连续排放的部分循环来评价
行实验室评估，研究阻垢剂所可能达到的最大回收率及正确的加药 量。故利用各种有效的阻垢剂评价手段来准确评价其效果的优劣十分
这种实验室反渗透阻垢剂的评价方法在运行过程中首先在设定的
时间段内以全循环ｆ浓水和产品水都循环至进水）的模式运行。膜元
件在该时间段内接触全循环溶液，循环溶液的组成代表在不同回收率
下溶液的浓度水平；然后排走部分产品水量，使进水中各离子组分浓
２
阻垢剂的评价方法 反渗透阻垢剂性能评价的主要目的是研究反渗透阻垢荆的阻垢效
质。我国是一个缺水大国，虽然水资源总量居世界第六位，但人均占
有量仅为世界人均占有量的１／４，而当今工业的高速发展带来了水质
日趋恶化、用水消耗甘益增多等问题。反渗透则成为解决水资源短缺
问题的一项新技术，被认为是２ｌＪ世纪末至２ｌ世纪中期最有发展前途的
种运行方式采用浓水和产品水回流到给水，维持膜的给水压力和膜组 件内进水流速恒定。 全循环运行方式在运行时问上显然比给水一次通过式的评价法 短，并且在运行过程中的操作参数（溶液的组分、进水温度、操作压
力、浓水流量、阻垢剂用量等）易改变，能快速评价一种或几种阻垢
多。这类药剂主要是通过晶格畸变和分散两种作用来抑制沉积物的形 成，也具有很好的朗值效应。且此类药剂的阻垢性能—般不受氯气和 其它氧化性杀菌剂的影响。 最初开发的此类药剂是丙烯酸和马来酸的均聚物。在这类阻垢剂
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
１．１ 原材料 聚环氧琥珀酸 （ＰＥＳＡ）、羟基亚乙基二膦酸
（ＨＥＤＰ）、２－ 膦酰基丁烷 －１，２，４－ 三羧酸（ＰＢＴＣＡ） 由山东省泰和水处理有限公司生产，聚天冬氨酸 （ＰＡＳＰ）由本文作者合成。 １．２ 反渗透阻垢剂的合成
将 ＰＡＳＰ、ＰＥＳＡ、ＨＥＤＰ、ＰＢＴＣＡ 按 ２：６：１：１ 比 例进行复配，制成反渗透阻垢剂 （以下称为阻垢 剂）。以上各组分之间的比例经是过大量试验，在对
4.0 Á
3.5
如果在第 ｉ 个循环周期出现 ＣａＣＯ３ 沉积，则供料 3.0
罐中 Ｃａ２＋ 离子浓度的增加倍数将小于供水的浓缩因
2.5
子，此时沉积在膜表面上的 ＣａＣＯ３ 垢的总量 Ｍｉ 为：
2.0
０
Ｍｉ＝［ＣＣａ２＋×Ｖ０－
ＣｉＣａ２＋×Ｖｉ］×１０１００
ｉ
０
＝Ｖ０×（ＣＣａ２＋－
２＋
Ｃ ） Ｃａ
ＣａＣＯ３ 计） 含量为 ４６０ ｍｇ·Ｌ－１、ＨＣＯ３－ （以 ＣａＣＯ３ 计）含量为 ３５０ ｍｇ·Ｌ－１，垢剂浓度为 ３ ｍｇ·Ｌ－１，试验 按上述方法以“周期性浓缩的全循环模式”进行，每 一周期运行 ０．５ ｈ，试验结果如图 ２～图 ６ 所示。
１．３．３ 周期性浓缩的全循环模式结垢速率的计算
０
垢的量，ｇ；ＣＣａ２＋为供料罐初始进料溶液 （原水）中
由图 ２ 可以看出，在阻垢剂存在下，当供料罐溶
ｉ
Ｃａ２＋ 离子浓度 （相当于 ＣａＣＯ３），ｍｇ·Ｌ－１；ＣＣａ２＋为第 ｉ
液浓缩因子大于 ３．５ 时，供料罐中的 Ｃａ２＋ 离子的浓
个循环周期供料罐中溶液的 Ｃａ２＋ 离子浓度（相当于 缩倍数将偏离 Ｃｌ－ 的浓缩曲线；而在 ＰＴＰ０１００ 存在
采用北京中科科仪公司生产的扫描电子显微镜， 取与上述相同的现场自来水，加入该反渗透阻垢剂 后，于 ８０℃恒温水浴，浓缩 １．５ 倍，取下烧杯，澄清倒 出清液，将烧杯连同水垢低温干燥后，刮下烧杯壁垢 样，将垢样进行扫描电子显微镜观察。
２ 结果 与讨论
２．１ 小型反渗透装置的性能评价 以地下水作为试验原水，水质指标 Ｃａ２＋ （以
第 ３４ 卷 第 ９ 期
５０
２００８ 年 ９ 月
水处理技术 ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＯＦ ＷＡＴＥＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ
Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．，２００８
反渗透阻垢剂的动态阻垢性能研究及垢样分析
姜红静 １，２，刘振法 ２，王丽梅 １，２，田彩莉 ２，闫美芳 ２
（１．河北工业大学化工学院，天津 ３００１３０； ２．河北省能源研究所，河北 石家庄 ０５００８１）
摘 要： 以“周期性浓缩的全循环模式”试验方法对复配的阻垢剂和进口阻垢剂 ＰＴＰ０１００ 的阻垢性能进行了评价。
结果表明， 复配的反渗透阻垢剂在动态性能方面优于进口同类产品 ＰＴＰ０１００。利用扫描电子显微镜对碳酸钙晶型进
行了分析， 结果表明， 实验室研制的反渗透阻垢剂可使碳酸钙晶体发生明显的扭曲现象， 碳酸钙结晶更加细小分散。
１
Ｋｉ １０００
（１）
式中：Ｍｉ 为第 ｉ 个循环周期膜上积累的 ＣａＣＯ３
1.5
1.0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 K
Á
图 ２ 供料罐离子浓缩倍数与溶液浓缩因子的关系 Ｆｉｇ．２ Ｆｅｅｄｗａｔｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｖｓ ｖｏｌｕｍ ｃｏｎ－
ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ
复配物的阻垢分散性能和含磷量等多种因素综合分 析比较后得出的最佳配方。 １．３ 反渗透装置动态性能评价［３］ １．３．１ 动态试验装置
反渗透装置流程如图 １ 所示。
图 １ 反渗透装置试验流程 Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ＣａＣＯ３），ｍｇ·Ｌ－１。
下，当供料罐溶液浓缩因子大于 ３．０ 时，供料罐中的
第 ｉ 个循环周期 ＣａＣＯ３ 的平均结垢速度 ｖｉ 可按 Ｃａ２＋ 离子的浓缩倍数将偏离 Ｃｌ－ 的浓缩曲线，说明此
式（２）计算：
时 Ｃａ２＋ 有可能沉积于膜表面上。这是因为在周期运
ｉ－１
ｉ
ｖｉ＝
Ｍｉ－Ｍｉ－１ ＝ Ｖ０（ＣＣａ２＋／Ｋｉ－１－ ＣＣａ２＋／Ｋｉ）
行期间，供料罐溶液的浓缩因子将逐渐增加。若没有 出现结垢，供料罐溶液中的构晶离子的浓度将随着 浓缩因子的增加而成比例地增加，若出现结垢，供料 罐溶液中的构晶离子的浓度将小于浓缩因子的增 加。因此可知阻垢剂在 ３．５ 倍高浓缩倍数才出现结垢 现象，即总硬度达 ２１００ ｍｇ·Ｌ－１（以 ＣａＣＯ３ 计）时才 出现结垢现象，所以该阻垢剂适应于高硬度水质。
总回收率提高了，设第 ｉ 个循环周期供水浓缩倍数
ｉ
为 ＫＣｌ（－ Ｋｉ），装置的固有回收率为 Ｙ′，第 ｉ 个循环
ｉ
ｉ
周期的总回收率为 Ｙｉ。ＣＣｌ－和 ＣＣａ２＋分别为第 ｉ 个循环
０
周期供水
Ｃｌ－、Ｃａ２＋
的浓度，Ｃ０ 和 － Ｃｌ
Ｃ 分 ２＋ Ｃａ
别
为
供
料
罐
原水 Ｃｌ－、Ｃａ２＋ 的浓度，则：
关键词： 反渗透； 阻垢剂； 垢样分析
中图分类号： ＴＱ０８５＋．４
文献标识码： Ａ
文章编号： １０００－３７７０（２００８）０９－０５０－０４
在反渗透系统运行过程中，反渗透膜结垢严重 影响着反渗透装置的运行效率，如使系统运行能耗 增加，反渗透膜寿命减短，出水水质变坏等［１］。阻垢 剂，作为用于反渗透水处理系统阻止污垢在反渗透 膜上沉积的一类药剂，近年来市场需求量不断增加， 但现在各厂家使用的大部分是国外进口阻垢剂如 ＰＴＰ－０１００ 等，这些阻垢剂的价格昂贵，大部分含磷 量非常高。高磷阻垢剂的使用，不仅会加大系统产生 反渗透膜微生物污染的可能性，而且还会增加反渗 透系统排放的高磷浓水对环境的污染程度。所以开 发低磷、高效、价廉的阻垢剂，是现在市场的迫切需 求［２］。本试验对复配的反渗透阻垢剂动态阻垢性能进 行研究，并对垢样进行分析。
１．３．２ 试验方法 进料泵将试验的原水从供料罐中抽至保安过滤
器，以去除大于 ５ μｍ 的颗粒，再由高压泵泵入膜元 件，再循环至供料罐。膜元件采用美国海德能公司生产 的 ＥＳＰＡ３－４０４０ 型涡卷式节能超低压复合膜 （芳香族 聚酰胺膜），每个膜元件直径 ４ 英寸，长度 ４０ 英寸，有 效膜面积 ８５ 平方英尺，脱盐率 ９９．５％。供料罐体积 ３５０ Ｌ，试验中供水流量 １６００～１７００ Ｌ·ｈ－１，产水流量 ５１０～ ６００ Ｌ·ｈ－１，系统本身的回收率为 ３１．９％～３５．３％。
ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ
图 ３ 为 ＣａＣＯ３ 垢在膜表面累积的垢量与总回 收率的关系。以“周期性浓缩的全循环模式”进行，使 供料罐中溶液离子的不断浓缩，总的回收率不断增 加，在阻垢剂存在下总回收率为 ８０％时，膜表面垢的 累计量为 ０ ｇ，而在 ＰＴＰ０１００ 存在下，膜表面垢的累 计量为 ２．３ ｇ。图 ４ 为 ＣａＣＯ３ 结垢速率与总回收率关 系，当在该阻垢剂存在下总回收率为 ８０％时，膜表面 ＣａＣＯ３ 结垢的速率为 ０ ｇ·ｍ－·２ ｈ－１，而在 ＰＴＰ０１００ 存在 下，膜表面 ＣａＣＯ３ 结垢的速率为 ０．０６６ ｇ·ｍ－·２ ｈ－１。
时进一步浓缩，又会增加浓水侧的结垢趋势，引起 ＣａＣＯ３ 进一步沉积。
２．２ 垢样表面结垢分析 ＣａＣＯ３ 垢晶体在成长时，是按照一定晶格排列
的，形成的晶体结构坚硬如图 ６（ａ）所示。当水中含有 阻垢剂时，由于阻垢剂阴离子对成垢钙离子的螯合 作用，因而干扰了 ＣａＣＯ３ 垢结晶的形成，使晶格发生 了歪曲，成为不规则晶体，这就是阻垢剂的晶格畸变 作用。晶格畸变作用限制了结晶体生长，晶体无法长 大，因此这种作用能使硬垢变成软垢，垢层中有大量 空隙，降低晶粒间的粘合力，在水流作用下容易被冲 走。图 ６（ａ）为未加阻垢剂垢样，碳酸钙形成典型的棒 状晶体，表面光滑，形状规整，晶胞堆积紧密，排列规 则。图 ６（ｂ）为加入 １０ ｍｇ·Ｌ－１ 阻垢剂后形成的垢样， 可以看出，在多种药剂的协同作用下 ＣａＣＯ３ 晶粒活 性增长点受到了干扰，使 ＣａＣＯ３ 晶体产生了严重畸 变，由于多种药剂吸附在 ＣａＣＯ３ 晶粒活性增长点上， 使晶粒变的细小并且发生了更加严重的畸变，晶粒 没有明显的规则，呈非常好的分散状态。从图 ６（ｃ）中 可以看出，加入 ＰＴＰ０１００ 后碳酸钙晶体变形程度较
饱和指数 ＬＳＩ 是反渗透阻垢剂阻垢性能的一项 重要指标，饱和指数越大，阻垢性能越好。图 ５ 为 ＲＯ 膜元件浓水测的 ＬＳＩ 值与总回收率的关系。可以看 出，３ ｍｇ·Ｌ－１ 的阻垢剂可使浓水测的 ＬＳＩ 值达到 ３．１， 而不出现结垢，３ ｍｇ·Ｌ－１ 的 ＰＴＰ０１００ 存在下，浓水测 的 ＬＳＩ 值达到 ２．９，而不出现结垢。同时可以看出， ＣａＣＯ３ 没有结垢时，ＬＳＩ 值会随回收率的增加而增 加，直至 ＣａＣＯ３ 开始结垢，ＬＳＩ 值随回收率增加而下 降。这是因为在运行期间，一方面供料罐中构晶离子 的浓度将周期性地增加（浓缩），另一方面由于 ＣＯ２ 能通过膜，引起供料罐溶液的 ｐＨ 增加，最终导致膜 元件浓水侧的结垢趋势增加，膜元件浓水侧 ＬＳＩ 增 加。当 ＣａＣＯ３ 开始结垢时，浓水侧的构晶离子浓度 及 ｐＨ 都将降低，引起 ＬＳＩ 值下降，结垢趋势下降，此
g
ÁÂÃÄ５２
水处理技术
第 ３４ 卷 第 ９ 期
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5
30 40 50 60 70 80 90 %
图 ３ 膜表面累积的垢量与总回收率的关系 Ｆｉｇ．３ Ｍａｓｓ ｏｆ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｓｃａｌｅ ｏｎ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｖｓ
ｉ
ＫＣｌ－＝
ｉ
ｉ