卢安
广东省特种设备检测研究院
摘 要:反渗透技术是20世纪60年代美国加利福尼亚大学教授Loeb和Sourirajan在开发实用性醋纤维素膜后发展起来的新型脱盐技术。20世纪70年代以来，该技术便应用于锅炉补给水处理、工业废水处理以及饮用水处理。1979年，我国在电厂水处理领域开始采用反渗透技术。反渗透水处理技术基本上属于物理方法，又兼具化学水处理的优点。目前，反渗透技术因水处理能力强、可靠性高等优势在电厂化水处理的应用越来越普及，因此，有关于反渗透膜的对比研究也引起业内人士以及广大学者的关注。然而各式各样的反渗透膜也琳琅满目，使技术人员在选择适合自己电厂的反渗透系统里眼花缭乱，针对此类问题，我也就目前市场上常见的膜系统进行一个对比分析。
关键词:反渗透膜；对比；选择
一、反渗透系统介绍及原理
在一定温度下，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，则由于淡水中水的化学位比盐水中水的化学位高，所以，从热力学观点看，水分子会自动地从化学位高的淡水室通过半透膜向化学位低的盐水室转移，这一过程称为渗透。这时，虽然盐水室中的溶质的化学位比淡水室中的高，但由于膜的半透性，难以发生溶质的迁移过程。随着渗透过程的进行，盐水一侧的液面逐渐升高并产生液位差，即产生压力，从而抑制淡水室中的水进一步向盐水室渗透。最后，当盐水室的液面与淡水室液面差达到一定高度(H)时，此时，通过半透膜进人盐水室和通过半透膜离开盐水室的水量相等，即达到动态平衡状态。此时，盐水室和淡水室中水的化学位相等。平衡时，淡水室与盐水室之间的液面差H所产生的静压力称为渗透压差。如果把淡水换成纯水，则此压差就表示盐水的渗透压。
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渗透压是溶液的一种固有特性，它随温度的升高和溶质浓度的增大而增大。渗透压可按下式进行测算:
π＝RT∑Ci
式中，π指渗透压，单位kPa；R指气体常数，取8.309 kPa ?L/（mol ?K）；∑Ci指各离子浓度总和，单位 mol/L；T表示热力学温标，单位K。
二、反渗透膜简介
反渗透膜是一种用化学合成高分子材料加工制成的具有半透性能的薄膜。良好的半透膜应具备以下特点:透水率大，脱盐率高;机械强度大;耐酸、耐碱、耐微生物的侵袭;使用寿命长;制取方便，价格较低。现在用作反渗透膜材料的高分子物质有很多，按膜材料分，电厂化水车间常选用半透膜可分为3种，分别是醋酸纤维素膜(简称：CA)、聚酰胺膜(简称PA)和复合膜，现就这三种材料进行一个分析。
2.1醋酸纤维素膜
此膜具有透水率大、脱盐率高和价格便宜的特点。此膜的制造方法为用溶剂溶解醋酸纤维素，加发孔剂，制成膜后，蒸去溶剂，并经一定的热处理而成。所用溶剂为丙酮，也有用二氧六环的。发孔剂有高氯酸镁、氯化锌及甲酰胺等。
这样制成的膜是由表层和多孔层（底层）两部分组成的。表层（厚约0.1~0.2μm）有相当细密的微孔结构（孔径<5nm），这就是半透膜，下面一层呈海绵状多孔结构，厚度为表面层的200~500倍，孔较大（孔径约40nm），有弹性，起支撑表层的作用。醋酸纤维素膜适用于pH值为3~7的溶液（长期使用范围为pH值4.5左右），常用于卷式反渗透器。
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2.2聚酰胺膜
以天然纤维素为原料制成的醋酸纤维素膜存在着一些不足之处，如易受微生物分解、适用的pH值范围窄、耐高温能力差、抗化学药品侵蚀能力弱等。为解决这些问题，人们开发了聚酰胺膜材料。聚酰胺膜材料主要有脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺。脂肪族聚酰胺膜存在透水速度低的缺点，后来制成的芳香族聚酰胺膜的透水性、除盐率、机械强度和化学稳定性都较好。它能在pH值为（4~10）的范围内使用（长期使用范围为pH值5~9）。芳香族聚酰胺膜主要制成中空纤维。
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2.3复合膜
复合膜的特征是用两种以上膜材料复合而成。该膜由三层组成，最上面一层（表层）是超薄脱盐层（厚约0.2μm），中间是多孔的聚砜内夹层，最下面（底层）是聚酯支撑网层。由于聚酯支撑层（厚约120μm）不很平坦和多孔，不能用来直接支撑脱盐层，因而在其上浇注一层聚砜微孔层（厚约40μm，表面孔径约0.015μm），用于直接支撑脱盐层。该膜适用于pH值为2~10的溶液。此膜可用于卷式反渗透器。复合膜的透水率、脱盐率和流量衰减方面的性能优越，操作压力可大大降低（常规复合膜为1.6 MPa，超低压复合膜为1.0MPa，而醋酸纤维素膜为2.8MPa），不易水解，透盐率稳定，而醋酸纤维素膜透盐率随时间的增长而增加。
三、膜的可靠性分析
3.1水样选取
本次对比试验数据来源于广东沿海某亚临界电厂的制水车间，此电厂原水采用公用自来水，经过加药沉降池、细砂过滤器和保安过滤器三道环节到达反渗透装置入口，为保证监测数据的稳定可靠性，选取3至6月数据进行综合水质确认。相关水质检测数据如下：
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3.2检测标准
水质标准满足三种渗透膜的使用标准，将在正确的使用方法下对比膜的常规脱盐率、透过速度和回收率三个指标进行对比。由于在常规正常运行情况下，膜的使用一般3～4年，由于实验分析技术有限和运行技术限制，因此本次对比不将不生物降解和人为误操作对膜的破坏纳入膜的可靠性分析。
反渗透系统的故障现象主要有三类：透水量减少、盐透过率增大以及压降增大，如果二者或其中之一缓慢地降低，则可能是污垢或水垢产生的常见现象，可以通过清洗反渗透系统来解决问题。
评价反渗透膜的性能指标主要是脱盐率和回收率。
脱盐率是给水中总溶解固形物中未透过膜部分的百分数，即
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一般影响回收率的因素，主要有产品水质量，浓水的渗透压、易结垢物质的浓度、有机物等因素。
即使进水水质符合要求，反渗透组件也会发生一些污染，因而需要进行定期的反冲洗或化学清洗，以防止膜组件堵塞、污染。一般反渗透装置运行一定时间（3～6个月）或膜污染后，组件阻力会升高，这时可对组件进行反冲洗和化学清洗。当反渗透装置的产水量，出水水质明显降低，组件压差明显升高，而反冲洗效果不明显时，即需进行化学清洗。
为了保证电厂基本运行，本次清洗记录了3个月内，三个反冲洗组件的出口的数据主要数据为
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3组反渗透装置，每周进行一次测量，共计17周具体参数如下：
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四、结束语
通过对比分析，不难得出在排除供水水质的温度、ph等因素的影响下复合膜的综合使用性能较为优秀且可靠性较高。同样即使进水水质符合要求，反渗透组件也会随时间发生一些污染，不同的地区有不同的供水水质，合理选择反渗透膜有利于提高反渗透系统的运行管理质量，增加反渗透组件的使用寿命。
随着技术的提高和新型材料的发现，将会发明出更多更好的反渗透膜，希望通过此次对比方式为以后的对比提供一个指导，也为当下选择各种反渗透膜提供一个参考性意见。
参考文献
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