反渗透膜污染的影响因素
一．反渗透膜基本概念及原理
1. 反渗透膜概述
反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反渗透技术的核心构件。反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。反渗透膜一般用高分子材料制成，如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.5～10nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。有的高分子材料对盐的排斥性好，而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团，因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。
2. 反渗透膜的类型
根据脱盐的需要，经过大量的研究试验，从大量的高分子材料中筛选出了醋酸纤维素（CA）和芳香聚酰胺两大类膜材料。此外，复合膜的表皮层还用到了其他一些特殊材料。复合膜的特征是主要由以上两种材料制成，它是以很薄的致密层和多孔支撑层复合而成。多孔支撑层又称基膜，起增强机械强度的作用；致密层也称表皮层，起脱盐作用，故又称脱盐层。脱盐层厚度一般为50nm，最薄的为30nm。由单一材料制成的非对称膜有下列不足之处：1、致密层和支持层之间存在被压密的过渡层。2、表皮层厚度最薄极限为100nm，很难通过减小膜厚度降低推动压力。3、脱盐率与透水速度相互制约，因为同种材料很难兼
具脱盐和支撑两者均优。复合膜很好地解决了上述问题，它可以分别针对致密层和支持层的要求选择脱盐性能好的材料和机械强度高的材料。从而复合膜的致密层可以做得很薄，有利于降低拖动压力；同时消除了过渡区，抗压密性能好。基膜的材料以聚砜最为普遍，其次为聚丙烯和聚丙烯腈。因为聚砜价廉易得，制膜简单，机械强度好，抗压密性能好，化学性能稳定，无毒，能抗生物降解。为进一步增强多孔支撑层的强度，常用聚酯无纺布。脱盐层的材料主要为芳香聚酰胺。
3. 影响因素
（1）进水压力对反渗透膜的影响
进水压力本身并不会影响盐透过量，但是进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高，使得产水量加大，同时盐透过量几乎不变，增加的产水量稀释了透过膜的盐分，降低了透盐率，提高脱盐率。当进水压力超过一定值时，由于过高的回收率，加大了浓差极化，又会导致盐透过量增加，抵消了增加的产水量，使得脱盐率不再增加。
（2）进水温度对反渗透膜的影响
反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感，随着水温的增加水对通量也线性的增加，进水水温每升高1℃，产水量就增加2.5%-3.0%;(以25℃为标准)
（3）进水PH值对反渗透膜的影响
进水PH值对产水量几乎没有影响，而对脱盐率有较大影响。PH值在7.5-8.5之间，脱盐率达到最高。
（4）进水盐浓度对反渗透膜的影响
渗透压是水中所含盐分或有机物浓度的函数，进水含盐量越高，浓度差也越大，透盐率上升，从而导致脱盐率下降。
二．膜污染及其因素
膜污染是指在膜过滤过程中，污水中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理化学作用，或因为浓差极化使某些溶质在膜表面超过其溶解度及机械作用而引起在膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜透过流量与分离特性发生变化，导致膜通量急剧下降。尽管通过清洗能恢复膜通量，但清洗达到一定次数后，膜通量的恢复效果就会下降甚至失效，此时就需要更换新膜，频繁的清洗和更换新膜都会导致处理成本的增加。主要污染物有：（1）碳酸钙垢、硫酸钙、 硫酸钡、硫酸锶垢（2）铁、锰、铝等的金属氧化物及二氧化硅（3）胶体沉积物（无机或无机/有机混合物）（4）自然或合成有机物（5）生物质（生物污泥、霉菌或真菌）
主要污染因素如下：
（1）水中胶体和悬浮物是指水在过滤时，被截留在过滤元件表面的物质，其主要成分为粒子。胶体和悬浮物之间没有明显的界限。由于小颗粒胶体和悬浮物的比表面积大，不能通过自然沉降完全去除，但它们由于吸附大量离子而带电，通常通过投加混凝剂和助凝剂来去除它们。在反渗透系统中，如果胶体和悬浮物含量高，会导致系统严重堵塞，影响系统产水量。进水污泥指数SDI值可作为判定标准。
（2）在反渗透膜运行过程中，盐分浓度是造成反渗透膜结垢的主要原因之一。也就是
说，浓水中的离子浓度积超过了其溶度积，且没有采取任何防垢措施，形成了CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaCO3、SiO2 等化学结垢物。一旦这种结垢物形成后就很难去除，因此，应根据水质情况在反渗透系统的进水投加一定量的阻垢剂，防止化学结垢物的形成。
（3）在反渗透膜运行过程中，微生物和有机物也是造成反渗透膜污堵的主要原因之一。微生物和有机物污染一般都是同时存在的，相互依存，特别是在中水回用的反渗透系统中，由于水体受到污染，经处理后，仍有大量微生物和可溶性的有机物存在。中水适宜的温度和充分的有机物为微生物提供了有利的生长环境，这些微生物和有机物进入膜处理系统后，微生物会在水池、管道、膜元件等各道工序大量繁殖生长，形成生物黏泥，造成膜的生物污染。同时，这些微生物在生长过程中，新陈代谢，其代谢产物附着到膜元件表面，造成膜元件的污染，严重影响其性能，导致膜性能很快劣化，系统产水量逐渐下降，跨膜压差逐渐增大。在水体中，一部分有机物作为养料被微生物消耗；另一部分有机物，低分子的能够透过膜元件，对膜的性能没有影响，而那些无法透过膜元件的有机物，被截留在膜表面，对膜元件造成污染。微生物和有机物污染产生的细菌黏泥及凝胶体，附着力大、黏性强，一旦发生就很难清洗。
三．膜污染防治
1. 预处理
（1）去除悬浮固体、胶体或各种有机物-----混凝法、活性炭吸附法、高级氧化法等
（2）抑制和控制微溶盐的沉淀----沉淀池
（3）调节进水温度和pH
（4）杀死或抑制微生物的生长-----紫外灯杀菌
（5）防治铁锰等金属氧化物和二氧化硅的沉淀-----重金属滤料
2. 清洗