海水淡化是开源之举,是缓解我国水资源短缺形式的重要举措之一,是水资源的重要补充和战略储备,发展海水淡化产业具有重要的战略意义和现实意义.反渗透法海水淡化是近年来应用最广泛的海水淡化技术,我国已建成投产的海水淡化工程项目中,反渗透法所占比例已达到85%.在正常运行的条件下,海水淡化反渗透膜的污染是影响淡水回收率和淡水水质的主要因素.而海水是一个复杂的多组分混合体系,具有高硬度、高含盐量等特性,用于海水淡化的反渗透膜污染则以无机污染为主,有机物和微生物污染为辅.其中的无机污染主
要由海水中的硬度离子和硫酸根离子引起的.而引起有机污染的则是海水中溶解的有机物-“海洋腐殖质”,它与土壤中植被分解生成的富敏酸和腐殖酸的性质类似. 在腐殖酸质量浓度为10mg/L,钙离子质量浓度为50mg/L的水溶液中研究了长流程反渗透系统中有机污染、无机污染及其之间的相互影响.研究结果表明降低反渗透进水的硬度不仅能防止无机污染,还能有效降低络合污染.本文用腐殖酸代替海洋腐殖质,采用不同的预处理的方法研究了海水淡化过程中硬度离子对反渗透膜有机污染的影响.并配置人工无镁海水,考察海水中不同的钙离子质量浓度和腐殖酸质量浓度对反渗透膜污染的影响,为有效控制海水淡化过程中反渗透膜污染提供理论依据.
脱硬预处理:海水中钙、镁离子的存在是引起反渗透膜无机污染的主要因素.常规海水预处理过程是原料海水经杀菌、混凝沉淀后,通过微滤膜,产水即进入反渗透淡化装置.该预处理后的海水中钙、镁含量基本不发生改变.脱硬预处理是在预处理阶段投加碳酸钠和氢氧化钠去除海水中的钙、镁离子,反应后溶液采用陶瓷膜过滤和浓缩,产水经盐酸调节pH 值后进入反渗透淡化装置.脱硬预处理后海水中的钙、镁离子含量均降低到20mg/L以下.
通过实验得到结论:1)不同的预处理方式使海水中硬度离子的质量浓度不同.在淡化常规预处理的海水时反渗透膜通量衰减更严重,表明脱硬预处理能有效降低反渗透膜通量的衰减速度.
2)在脱硬海水体系中,腐殖酸质量浓度的增加会引起反渗透膜通量的降低,主要是因为腐殖酸质量浓度提高加快了反渗透膜有机污染的速度.当腐殖酸质量浓度相同时,常规预处理海水与脱硬海水相比膜通量下降迅速,是在硬度离子的存在下有机污染和无机污染共同作用的结果.
3)在人工无镁海水体系中考察钙离子质量浓度对腐殖酸污染反渗透膜的影响,结果表明随着钙离子质量浓度增加,膜通量和脱盐率都呈现下降趋势,UV254截留率呈现上升趋势.因为钙离子和腐殖酸分子中的羧基等官能团络合后,可以使腐殖酸分子之间的静电斥力减小,在钙离子的桥联作用下变成更大的聚合体沉积在反渗透膜表面形成稳定致密的污染层,导致膜通量和脱盐率迅速降低.而钙离子含量越高,腐殖酸-钙的聚合链越容易形成,所以腐殖酸截留率越高.