反渗透膜水处理工艺

这个问题太深奥了，至今科学家们都无法完全明确解释。其实把反渗透现象理解清楚就可以。学界对于反渗透分离机理的解释主要流行以下三种理论：
1、溶解-扩散模型
Lonsdale等人提出解释反渗透现象的溶解-扩散模型。他将反渗透的活性表面皮层看作为致密无孔的膜，并假设溶质和溶剂都能溶于均质的非多孔膜表面层内，各自在浓度或压力造成的化学势推动下扩散通过膜。溶解度的差异及溶质和溶剂在膜相中扩散性的差异影响着他们通过膜的能量大小。其具体过程分为：第一步，溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解；第二步，溶质和溶剂之间没有相互作用，他们在各自化学位差的推动下以分子扩散方式通过反渗透膜的活性层；第三步，溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。
在以上溶质和溶剂透过膜的过程中，一般假设第一步、第三步进行的很快，此时透过速率取决于第二步，即溶质和溶剂在化学位差的推动下以分子扩散方式通过膜。由于
膜的选择性，使气体混合物或液体混合物得以分离。而物质的渗透能力，不仅取决于扩散系数，并且决定于其在膜中的溶解度。
2、 反渗透膜优先吸附-毛细孔流理论
当液体中溶有不同种类物质时，其表面张力将发生不同的变化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有机物质，可使其表面张力减小，但溶入某些无机盐类，反而使其表面张力稍有增加，这是因为溶质的分散是不均匀的，即溶质在溶液表面层中的浓度和溶液内部浓度不同，这就是溶液的表面吸附现象。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。
3、 氢键理论
在醋酸纤维素中，由于氢键和范德华力的作用，膜中存在晶相区域和非晶相区域两部分。大分子之间存在牢固结合并平行排列的为晶相区域，而大分子之间完全无序的为非晶相区域，水和溶质不能进入晶相区域。在接近醋酸纤维素分子的地方，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第一层水分子后，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。
在压力作用下，溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点--羰基上的氧原子形成氢键，而原来水分子形成的氢键被断开，水分子解离出来并随之移到下一个活化点并形成新的氢键，于是通过一连串的氢键形成与断开，使水分子离开膜表面的致密活性层而进入膜的多孔层。由于多孔层含有大量的毛细管水，水分子能够畅通流出膜外。

反渗透膜法水处理工艺是目前公认为水除盐最有效的技术之一。在以地表水作为锅炉水源的大中型火力发电厂，化学除盐水处理中反渗透技术应用越来越广泛。但是由于反渗透膜在正常运行过程中，不可避免地会被无机盐垢、胶体、微生物、金属氧化物等污染，这些物质沉积在膜表面上，将会引起反渗透装置出力下降或脱盐力下降，因此为了恢复良好的透水和除盐性能，需要对膜进行化学清洗。
嘉兴发电厂是浙江地区较早使用反渗透膜法水处理技术的。一期2*300MW机组的除盐水系统中，通过技改在2000年安装了两套2*50t/h的反渗透装置，二期4*600MW机组的除盐水系统中安装了二套130t/h的反渗透装置。设备投运几年来，反渗透膜的清洗均是由电厂运行独立完成的，本文根据历年的清洗经验，总结出目前行之有效的典型常规药品典型清洗方法，以供同类型水源及设备的厂家作一参考。
1 反渗透膜系系统的流程与运行情况
1.1 水特点
嘉兴发电厂二期机组使用的水源是来自广陈塘，它是贯穿平湖境内的一条河流，水质特点为低浊度、高有机物，从历年的水质来看，夏季水质较好，每年的1、2、11、12是水质最差的季节，COD（锰法）最高达到15mg/l且腐植质、胶体类大分子有机物占较大比例，含盐量在700mg/l左右，正常情况下，原水的含盐量在400mg/l左右。
反渗透膜采用陶氏公司的CPA3型抗污染复合膜，对反渗透设备的进水控制要求较严，进水水质为：SDI《4，COD〈2mg/l，浊度〈1NTU，
根据原水水质及进水水质的控制要求，设计流程为无阀滤池出水----多介质过滤器---活性碳过滤器-精密过滤器（滤芯为4.5μm）--高压变频泵---反渗透-预脱盐水箱---预脱盐水泵---后续的离子交换设备，2*130t/h的反渗透装置膜组件16/9排列，设计脱盐率》97，回收率75。
2004年1月，二期2*130t/h反渗透装置移交运行，膜进水水质控制在SDI为3.5-4之间，浊度小于1NTU，进水COD的含量在活性碳更换初期可达到要求，但有多个月份维持在3mg/l左右，超过进水水质要求，且有时在测定SDI的膜片上能发现有一层绿色粘状的有机物，一套反渗透装置每月制水量在5万吨左右。
反渗透膜的运行特点是随着运行时间的增加，反渗透装置进水压力逐渐升高，透水量降低，出力下降较快，脱盐率无变化，6个月即达到清洗周期。
（1）从系统运行状况来看，表面上系统压差下降不明显，膜的脱盐率无变化，但实际上随着膜的进口压力提高，在同样的浓水排放流量下，膜的进水流量下降较快，导致膜的出力直线下降。因此膜存在严重的污堵现象。
（2）从测定精密过滤器进口SDI值时看，SDI测定的过滤膜片上能发现有一层绿色粘状胶体状有机物，表面反渗透预处理系统无法完全去除原水中的有机物，反渗透膜存在有机物污堵。
（3）剖开一期已换下的膜组件看，膜污染的状况主要是以有机物污染为主，无机盐垢很少。
采用清洗水泵为动力，用预脱盐水冲洗整个系统管路，包括清洗管路。