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2023年純水

處理手冊(cè)

2023年純水處理手冊(cè)

許科信

2023年11月10日

浙江省浦江縣鄭家塢安平路141號(hào)

第一部理論簡(jiǎn)介

第一章前期處理

原水需要進(jìn)行必要的I前期的處理后，才能深入進(jìn)行除離子處

理。前期處理重要是出去比較大的機(jī)械雜質(zhì)，懸浮物等。

1.1多介質(zhì)過(guò)濾器

多介質(zhì)過(guò)濾器是運(yùn)用一種或幾種過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力下

把濁度較高的水通過(guò)一定厚度的粒狀或非粒材料，從而有效的除

去懸浮雜質(zhì)使水澄清的過(guò)程，常用的濾料有石英砂，無(wú)煙煤，錦

砂等。可以有效日勺除去原水中比較大的I顆粒，膠狀物等。在多介

質(zhì)過(guò)濾器前一般還需要加入藥劑，如混凝劑，助凝劑，殺菌劑等，

可以明顯改善多介質(zhì)的過(guò)濾效果，對(duì)水中日勺細(xì)菌藻類(lèi)等均有一定

的清除效果。多介質(zhì)過(guò)濾器在使用過(guò)程中，會(huì)伴隨沉淀物H勺不停

增長(zhǎng)而壓差增大，或?qū)λ丈兹ノ圻^(guò)濾效果下降，因此需要有反洗

裝置。可以加入充氣管，加強(qiáng)反洗強(qiáng)度，增長(zhǎng)反洗效果。

1.2活性炭過(guò)濾器

活性炭過(guò)濾器的作用重要是清除大分子有機(jī)物、鐵氧化物、

余氯。這是由于有機(jī)物、余氯、鐵氧化物易使離子互換樹(shù)脂中毒，

而余氯、陽(yáng)離子表面活性劑等不僅會(huì)使樹(shù)脂中毒，還會(huì)破壞膜構(gòu)

造，使反滲透膜失效，對(duì)后系統(tǒng)影響比較大。活性炭過(guò)濾器一般

放在多介質(zhì)過(guò)濾器后使用。

活性炭時(shí)吸附原理是：在其顆粒表面形成一層平衡的;表面濃

度，再把有機(jī)物質(zhì)雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內(nèi)，使用初期日勺吸附效

果很高。但時(shí)間一長(zhǎng)，活性炭的吸附能力會(huì)不一樣程度地減弱，

吸附效果也隨之下降。假如水族箱中水質(zhì)混濁，水中有機(jī)物含量

高，活性炭很快就會(huì)喪失過(guò)濾功能。因此，活性炭應(yīng)定期清洗或

更換。

活性炭顆粒的大小對(duì)吸附能力也有影響。一般來(lái)說(shuō)，活性炭

顆粒越小，過(guò)濾面積就越大。因此，粉末狀的活性炭總面積最大，

吸附效果最佳，但粉末狀時(shí)活性炭很輕易隨水流入水族箱中，難

以控制，很少采用。顆粒狀的活性炭因顆粒成形不易流動(dòng)，水中

有機(jī)物等雜質(zhì)在活性炭過(guò)濾層中也不易阻塞，其吸附能力強(qiáng)，攜

帶更換以便。

13保安過(guò)濾器

用在RO,EDI（電去離子技術(shù)）等裝置前日勺保安過(guò)濾器構(gòu)造上和

袋式過(guò)濾器有相似之處。大部分采用圓桶狀不銹鋼外殼，筒體內(nèi)

裝有若干濾芯。根據(jù)過(guò)濾精度時(shí)不一樣需要而采用不一樣的濾芯。

濾芯時(shí)過(guò)濾精度可以比濾袋更高，能很好日勺保護(hù)后系統(tǒng)的裝置安

全。

第二章精密過(guò)濾

有關(guān)名詞：

酸度：水中能與強(qiáng)堿反應(yīng)的酸性物質(zhì)的含量。

堿度：水中能與強(qiáng)酸反應(yīng)的I堿性物質(zhì)的含量。

硬度：水歐I硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度，二都之和

為水總硬度。

碳酸鹽硬度：指水中鈣、鎂離子與重碳酸根所構(gòu)成的鹽。由

于水受熱后，重碳酸鹽分解成碳酸鹽，溶解度減少后生成沉淀而

析出，因此又稱(chēng)臨時(shí)硬度。

非碳酸鹽硬度：重要是指鈣和鎂的硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物

等所形成日勺硬度。因水在常壓下加熱至沸也不會(huì)形成沉淀，故又

稱(chēng)永久硬度。

濁度：ISO國(guó)際原則將濁度定義為由于不透明度物質(zhì)的存在

而引起液體透明度的減少。

SDI值：也稱(chēng)淤泥密度指數(shù)，與濁度相比，它是從不一樣的

角度來(lái)表達(dá)水質(zhì)，但SDI值比濁度精確的可靠。濁度的測(cè)定是用

分光光度法或者目視比濁法來(lái)確定水中微粒雜質(zhì)H勺含量，不過(guò)不

能測(cè)出水中某些不感光的膠體微粒。

電導(dǎo)率：以數(shù)字表達(dá)溶液傳導(dǎo)電流日勺能力。電導(dǎo)率常用于間

接推測(cè)水中離子成分的總濃度。水溶液的電導(dǎo)率取決于離子的性

質(zhì)和濃度、溶液的溫度和粘度。溫度每增長(zhǎng)工℃,電導(dǎo)率增約

2%~2.5%。常以25c為原則。電導(dǎo)率的原則單位是S/m（西門(mén)子/

米），常用HS/cm

2.1反滲透

反滲透定義

反滲透（RO）又稱(chēng)逆滲透，一種以壓力差為推進(jìn)力，從溶液

中分離出溶劑的膜分離操作。對(duì)膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力

超過(guò)它的滲透壓時(shí)，溶劑會(huì)逆著自然滲透日勺方向作反向滲透。從

而在膜的低壓側(cè)得到透過(guò)的溶劑，即滲透液；高壓側(cè)得到濃縮的

溶液，即濃縮液。

1、基本原理:

把相似體積的稀溶液（如淡水）和濃液（如海水或鹽水）分

別置于一容器的兩側(cè)，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自

然的I穿過(guò)半透膜，向濃溶液側(cè)流動(dòng)，濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液

的液面高出一定高度，形成一種壓力差，到達(dá)滲透平衡狀態(tài)，此

種壓力差即為滲透壓滲透壓H勺大小決定于濃液的種類(lèi)，濃度和溫

度與半透膜的I性質(zhì)無(wú)關(guān)。若在濃溶液側(cè)施加一種不小于滲透壓的

壓力時(shí)，濃溶液中口勺溶劑會(huì)向稀溶液流動(dòng)，此種溶劑的I流動(dòng)方向

與本來(lái)滲透日勺方向相反，這一過(guò)程稱(chēng)為反滲透。

高濃度低濃度

反滲透

滲透與反滲透原理

在多種膜分離技術(shù)中，反滲透技術(shù)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)應(yīng)用最成功、

發(fā)展最快、普及最廣的一種。估計(jì)自1995年以來(lái)，反滲透膜日勺

使用量每年平均遞增20%。國(guó)內(nèi)反滲透膜工業(yè)應(yīng)用的最大領(lǐng)域?yàn)?/p>

大型鍋爐補(bǔ)給水、多種工業(yè)純水，飲用水的市場(chǎng)規(guī)模次之，電子、

半導(dǎo)體、制藥、醫(yī)療、食品、飲料、酒類(lèi)、化工、環(huán)境保護(hù)等行

業(yè)時(shí)應(yīng)用也形成了一定規(guī)模。

反滲透膜分離過(guò)程在常溫下進(jìn)行，無(wú)相變，能耗低，可用于

熱敏感物質(zhì)時(shí)分離、濃縮；可有效的清除無(wú)機(jī)鹽和小分子有機(jī)化

合物物；具有較高的脫鹽率和較高的水回用率；膜分離裝置構(gòu)造

簡(jiǎn)樸，操作以便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；不過(guò)需要在比較高的壓力下

進(jìn)行工作，需要配置高壓泵和耐高壓管路；反滲透膜分離裝置對(duì)

進(jìn)水規(guī)定較高，需要對(duì)原水進(jìn)行一定的預(yù)處理；分離過(guò)程中，易

產(chǎn)生膜污染，為延長(zhǎng)膜的使用壽命和提高分離效果，需要定期清

洗。

2、衡量反滲透性能的重要指標(biāo):

1.脫鹽率和透鹽率

鹽透過(guò)率二產(chǎn)水濃度/進(jìn)水濃度xlOO%

脫鹽率二（1-產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量）xlOO%

透鹽率=100%_脫鹽率

膜元件日勺脫鹽率在其制導(dǎo)致形時(shí)就已確定，脫鹽率的高

下取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率

越高，同步產(chǎn)水量越低。反滲透對(duì)不一樣物質(zhì)的脫鹽率重要由物

質(zhì)的構(gòu)造和分子量決定，對(duì)高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫鹽率可

以超過(guò)99%,對(duì)單價(jià)離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子口勺脫鹽率

稍低，但也可超過(guò)了98%（膜使用時(shí)間越長(zhǎng)，化學(xué)清洗次數(shù)越多，

反滲透膜脫鹽率越低。）;對(duì)分子量不小于100時(shí)有機(jī)物脫除率也

可過(guò)到98%,但對(duì)分子量不不小于100的有機(jī)物脫除率較低。

2.產(chǎn)水量

產(chǎn)水量一一指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力，即單位時(shí)間內(nèi)透

過(guò)膜水量，一般用噸/小時(shí)來(lái)表達(dá)。

滲透流率一一也是表達(dá)反滲透膜元件產(chǎn)水量的重要指標(biāo)。

指單位膜面積上透過(guò)液時(shí)流率。過(guò)高的滲透流率將導(dǎo)致垂直于膜

表面的水流速加緊，加劇膜污染。

3.回收率

回收率――指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過(guò)液的比

例。根據(jù)預(yù)處理H勺進(jìn)水水質(zhì)及用水規(guī)定而定的。膜系統(tǒng)H勺回收率

在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定，

回收率二（產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量）xlOO%

反滲透（納濾）膜組件的回收率、鹽透過(guò)率、脫鹽率計(jì)算

公式如下。

回收率二產(chǎn)水量/進(jìn)水量xlOO%

鹽透過(guò)率二產(chǎn)水濃度/進(jìn)水濃度xlOO%

脫鹽率二（1-鹽通過(guò)率）xlOO%

3、影響反滲透產(chǎn)水率和脫鹽率的原因:

1.壓力的影響

進(jìn)水壓力影響反滲透的I產(chǎn)水量和脫鹽率。透過(guò)膜的產(chǎn)水量的

增長(zhǎng)和進(jìn)水壓力的增長(zhǎng)存在直線關(guān)系。增長(zhǎng)進(jìn)水壓力也增長(zhǎng)了脫

鹽率，但兩者之間日勺變化關(guān)系沒(méi)有線性關(guān)系。由于反滲透膜對(duì)進(jìn)

水中的溶解性鹽類(lèi)不也許絕對(duì)完全截留，總有一定量的透過(guò)量,

伴隨壓力的增長(zhǎng)，由于膜透過(guò)水的I速率比傳遞鹽分時(shí)速率快，這

種透鹽率的增長(zhǎng)得到迅速的克服。不過(guò)，通過(guò)增長(zhǎng)進(jìn)水壓力來(lái)提

高鹽分的排除率有上限限制。超過(guò)一定的壓力值，脫鹽率不在增

長(zhǎng)，某些鹽分還會(huì)和水分子耦合一起透過(guò)膜。

2.回收率的影響

通過(guò)對(duì)進(jìn)水施加壓力，當(dāng)濃溶液和稀溶液的自然滲透流動(dòng)過(guò)

程被逆轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)反滲透過(guò)程。假如回收率增長(zhǎng)，而進(jìn)水壓力不

變，殘留在原水中H勺含鹽量會(huì)更高，自然滲透壓會(huì)變高，將抵消

進(jìn)水壓力的推進(jìn)作用，從而減慢或停止反滲透過(guò)程，減少了產(chǎn)水

量。

3.進(jìn)水溫度的影響

溫度對(duì)反滲透膜的運(yùn)行壓力、脫鹽率、壓降影響最為明顯。

溫度上升，滲透性能增長(zhǎng)，在一定水通量下規(guī)定的凈推進(jìn)力減少,

因此實(shí)際運(yùn)行壓力減少。同步溶質(zhì)透過(guò)速率也隨溫度日勺升高而增

長(zhǎng)，鹽透過(guò)量增長(zhǎng)，直接體現(xiàn)為產(chǎn)品水電導(dǎo)率升高。溫度對(duì)反滲

透各段的壓降也有一定的影響，溫度升高，水口勺粘度減少，壓降

減少，對(duì)于膜H勺通道由于污堵而使湍流程度增強(qiáng)的裝置，粘度對(duì)

壓降的影響更為明顯。反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對(duì)進(jìn)水水溫的變化十分

敏感，伴隨水溫的增長(zhǎng)，水通量也線性的增長(zhǎng)，進(jìn)水水溫每升高

1℃,產(chǎn)水通量就增長(zhǎng)2.5%?3.0%；其原因在于透過(guò)膜日勺水分子

粘度下降、擴(kuò)散性能增強(qiáng)。進(jìn)水水溫的升高同樣會(huì)導(dǎo)致透鹽率口勺

增長(zhǎng)和脫鹽率的下降，這重要是由于鹽分透過(guò)膜的擴(kuò)散速度會(huì)因

溫度的提高而加緊。

4.進(jìn)水PH的J影響

多種膜組件均有一種容許的pH值范圍，進(jìn)水pH值對(duì)產(chǎn)水量

幾乎沒(méi)有影響；不過(guò)雖然在容許范圍內(nèi)，對(duì)脫鹽率有較大影響，

首先pH值對(duì)產(chǎn)品水的電導(dǎo)率也有一定的影響，這是由于反滲透

膜自身大都帶有某些活性基團(tuán)，pH值可以影響膜表面的電場(chǎng)進(jìn)而

影響到離子的遷移，pH值對(duì)進(jìn)水中雜質(zhì)的形態(tài)有直接影響，如對(duì)

可離解的有機(jī)物，其截留率隨pH值的減少而下降；另首先由于

水中溶解的C02受pH值影響較大，pH值低時(shí)以氣態(tài)C02形式存

在，輕易透過(guò)反滲透膜，因此pH低時(shí)脫鹽率也較低，隨pH升高，

氣態(tài)C02轉(zhuǎn)化為HC0-3和CO2-3離子，脫鹽率也逐漸上升，

在pH7.5?8.5間，脫鹽率到達(dá)最高。

5.進(jìn)水鹽濃度的影響

滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度時(shí)函數(shù)，含鹽量越高滲

透壓也增長(zhǎng)，進(jìn)水壓力不變的狀況下，凈壓力將減小，產(chǎn)水量減

少。透鹽率正比于膜正反兩側(cè)鹽濃度差，進(jìn)水含鹽量越高，濃度

差也越大，透鹽率上升，從而導(dǎo)致脫鹽率下降。對(duì)同一系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，

給水含鹽量不一樣，其運(yùn)行壓力和產(chǎn)品水電導(dǎo)率也有差異，給水

含鹽量每增長(zhǎng)lOOppm(ppm=mg/kg或mg/L),進(jìn)水壓力需增長(zhǎng)約

0.007MPa,同步由于濃度H勺增長(zhǎng)，產(chǎn)品水電導(dǎo)率也對(duì)應(yīng)的增長(zhǎng)。

4、反滲透系統(tǒng)管理:

膜系統(tǒng)的運(yùn)行與管理

1、系統(tǒng)的運(yùn)行及停止

（1）初始運(yùn)行時(shí)錯(cuò)確認(rèn)的事項(xiàng)

①保安過(guò)濾器（＜5pm）

為防止金屬屑、異物、沙子和纖維進(jìn)入到膜元件內(nèi)，謂在原水泵后安裝保安過(guò)濾器?

5pm）o在運(yùn)行開(kāi)始前，請(qǐng)確認(rèn)濾芯確實(shí)安裝了而且沒(méi)有泄露。

②系統(tǒng)運(yùn)行前膜元件的沖洗

安裝時(shí)為防止裝置內(nèi)殘留異物（金屬屑、焊接屑和機(jī)油等）、粘結(jié)劑等進(jìn)入到膜元件中,

在安裝膜元件前要充分清洗管道。通過(guò)沖洗去除管道內(nèi)殘留的金屬屑、焊接屑；通過(guò)酸洗去

除管道內(nèi)的銹；堿洗去除機(jī)械油。一切雜質(zhì)都被去除后，最后再用清水沖洗。

③原水的SDh值

預(yù)處理產(chǎn)水的SDh值要做到5.0以下。要定期檢測(cè)SDI15值，發(fā)現(xiàn)超出正常值后要檢

查預(yù)處理的運(yùn)行。

④原水的殘留余域

通常要求運(yùn)行時(shí)原水的余氯含量為0mg/Lo原水中殘留余氯濃度若超出此要求會(huì)造成

膜元件脫鹽率下降。若原水中有殘留余氯，請(qǐng)用亞硫酸公鈉（SBS）中和。若殘留量為1mg/L,

對(duì)應(yīng)則需要SBS1.8-3mg/L,

⑤原水pH值

原水pH值若超出以下范圍，可能會(huì)導(dǎo)致膜元件性能下降。

表不同膜元件連續(xù)運(yùn)行的pH值范圍

膜型號(hào)pH值范圍

PROC2-11

ESPA,CPA、LFC、SWC、ESNA3-10

⑥原水溫度

運(yùn)行時(shí)原水溫度應(yīng)在40°C以下（最高不能超過(guò)45C）o若原水溫度超出此范圍，可

能會(huì)引起膜性能下降L

⑦低溶解度鹽類(lèi)

為防止膜表面鹽類(lèi)結(jié)垢，可以采用調(diào)節(jié)pH值、進(jìn)行軟化處理、添加阻垢劑等方法解決。

(2)系統(tǒng)的日常啟動(dòng)

①全部開(kāi)啟濃水及產(chǎn)水閥門(mén)。

②反滲透系統(tǒng)的沖洗。

供水時(shí)以低壓、低流量的給水排出殘留在膜元件及壓力容器中的空氣。給水泵啟動(dòng)后慢

慢打開(kāi)給水閥門(mén)調(diào)節(jié)流量。濃水管出口或流量計(jì)處不在有氣泡冒出時(shí)將流量升高，沖洗30

分鐘左右。在沖洗過(guò)程中要檢查閥門(mén)管道是否有泄漏。沖洗過(guò)程中濃水及產(chǎn)水應(yīng)全部排放。

沖洗過(guò)程中不要添加阻垢劑等藥品。但若原水中殘?zhí)镉嗦葎t要充分添加SBSo

在沖洗步驟中，要注意以下的運(yùn)行條件：

?壓力：＜0.3MPa；

?單支壓力容器的濃水排放量：8英寸(8040)膜元件：7.2-12(11%

4英寸(4040)膜元件：1.8-2.501加

③高壓泵啟動(dòng)前，通過(guò)調(diào)節(jié)高壓泵和反滲透系統(tǒng)間的閥門(mén)控制好流量，否則瞬間的高

流量和高壓力可能會(huì)損傷膜元件。

④啟動(dòng)高壓泵后必須勻速提升壓力，并將給水閥門(mén)緩慢開(kāi)啟，使?jié)馑髁窟_(dá)到設(shè)計(jì)值。

⑤一邊調(diào)節(jié)高壓泵出口的給水閥門(mén)，一邊慢慢關(guān)閉濃水閥門(mén)。在保持濃水流量的同時(shí),

要注意產(chǎn)水流量的上升，并隨時(shí)調(diào)節(jié)使其達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)水。添加阻垢劑等藥品的泵要在關(guān)閉濃

水閥門(mén)的同時(shí)開(kāi)啟，確認(rèn)添加藥品流速及測(cè)定原水pH值。

⑥一小時(shí)連續(xù)運(yùn)行后測(cè)定產(chǎn)水電導(dǎo)分析水質(zhì)，并將產(chǎn)水引入產(chǎn)品水箱。

⑦記錄運(yùn)行初期數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄格式請(qǐng)參見(jiàn)附錄7反滲透和納濾系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)參考記

錄表格。

2、停運(yùn)

①關(guān)閉高壓泵。

②沖洗。濃水閥門(mén)全部打開(kāi)，并確認(rèn)產(chǎn)水閥門(mén)也全部打開(kāi)。起動(dòng)給水泵，逐漸打開(kāi)給

水閥門(mén)，設(shè)定沖洗流量。運(yùn)行5分鐘沖洗。

③停止運(yùn)行。給水閥門(mén)逐漸關(guān)閉，全部關(guān)閉后停止給水泵。設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停止運(yùn)行時(shí),

q注意事項(xiàng)

①起動(dòng)和停止時(shí)，流量和壓力會(huì)有波動(dòng)。過(guò)大流量和壓力波動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致膜元件破裂。

故在起動(dòng)和停止操作時(shí)需緩慢增加或降低壓力和流量。

②原水中的殘留余筑。若原水中殘留余領(lǐng)會(huì)破壞膜元件的分離皮層。所以必須要用

SBS來(lái)中和。原水中的殘留余氯必須為0mg/L時(shí)設(shè)備才能運(yùn)行。

③產(chǎn)水側(cè)壓力（背壓）。產(chǎn)水側(cè)壓力高于原水側(cè)壓力0.05MPa以上時(shí)，膜片會(huì)受到

物理性損傷。背壓通常發(fā)生在反滲透設(shè)備閥門(mén)開(kāi)閉的瞬間。例如，系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉原

水泵前，產(chǎn)水側(cè)閥門(mén)還在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)通常會(huì)發(fā)生背壓現(xiàn)象。充分確認(rèn)閥門(mén)的開(kāi)和關(guān)及壓力的

變動(dòng)，保證運(yùn)行過(guò)程杜絕背壓現(xiàn)象發(fā)生。產(chǎn)水管道若高于膜堆中最下部膜殼5米以上時(shí)，

系統(tǒng)停止時(shí)產(chǎn)水側(cè)的靜壓頭（0.05MPa）會(huì)從產(chǎn)水側(cè)施力給原水側(cè)。即發(fā)生背壓現(xiàn)麴，導(dǎo)

致膜受到傷害。因此要?jiǎng)?wù)必注意原水管道是否高于產(chǎn)水管道，同時(shí)要注意產(chǎn)水管道在腴殼上

部的高度。

3、反滲透系統(tǒng)的停運(yùn)保護(hù)

①殺菌。為防止微生物污染，一天一次注入亞硫酸氫鈉（NaHSO3）500mg/L水溶液

30-60分鐘，進(jìn)行間斷性殺菌。另外，裝置停止前也要用含有500mg/L亞硫酸氫鈉的反

滲透產(chǎn)水來(lái)替換原水。

②膜元件保存

?停運(yùn)30日以?xún)?nèi)：用含有500mg/L亞硫酸氫鈉的反滲透產(chǎn)水替代原水，并保持壓

力容器內(nèi)充滿(mǎn)這種水并關(guān)閉閥門(mén)密封。

?停運(yùn)30日以上：用藥品清洗膜元件，然后用含有

500mg/L亞硫酸氫鈉的反滲透產(chǎn)水替代原水，并保持壓力容器內(nèi)充滿(mǎn)這種水，關(guān)

閉閥門(mén)密封。當(dāng)液體溫度在30°C以下時(shí)，要每30天采用新的500mg/L亞硫酸氫

鈉溶液替換原有溶液。當(dāng)液體溫度在30℃以上時(shí)，則每15天要更換一次。

③系統(tǒng)重新投入運(yùn)行時(shí)，前10分鐘的產(chǎn)品水應(yīng)該排放，當(dāng)確認(rèn)產(chǎn)水中沒(méi)有殘留亞硫

酸笈鈉后，才可以使用產(chǎn)品水。

反滲透和納濾系統(tǒng)的清洗

1膜污染簡(jiǎn)介

反滲透系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)水中含有的懸浮物質(zhì)，溶解物質(zhì)以及微生物繁殖等原因都會(huì)造成

膜元件污染。反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理應(yīng)盡可能的除去這些污染物質(zhì)，盡量降低膜元件污染的可

能性。污染物的種類(lèi)、發(fā)生原因及處理方法請(qǐng)參見(jiàn)表。通常，造成膜污染的原因主要有

以下幾種：

?新裝置管道中含有?油類(lèi)物質(zhì)和焊接管道時(shí)的殘留物,以及灰塵且在裝膜前未清洗干

凈；

?預(yù)處理裝置設(shè)計(jì)不合理；

?添加化學(xué)藥品的量發(fā)生錯(cuò)誤或設(shè)備發(fā)生故障；

?人為操作失誤；

?停止運(yùn)行時(shí)未作低壓沖洗或沖洗條件控制得不正確；

?給水水源或水質(zhì)發(fā)生變化。

表反滲透膜污染的種類(lèi)、原因及處理方法

污染物種類(lèi)原因?qū)?yīng)方法

堆枳物膠體和懸浮粒子等膜面上的堆枳提高預(yù)處理的精度或采用UF/MF

結(jié)垢由于回收率過(guò)高導(dǎo)致無(wú)機(jī)鹽析田調(diào)整回收率，加阻垢劑

生物污染微生物吸附以及繁殖定期殺菌處理

有機(jī)物的吸附荷電荷性/疏水性有機(jī)物和膜之間的相互作用膜種類(lèi)的選擇需正確

污染物的累積情況可以通過(guò)日常數(shù)據(jù)記錄中的操作壓力、壓差上升、脫鹽率變化等參數(shù)

得知。膜元件受到污染時(shí)，往往通過(guò)清洗來(lái)恢復(fù)膜元件的性能。清洗的方式一般有兩種，物

理清洗（沖洗）和化學(xué)清洗（藥品清洗）。物理清洗（沖洗）是不改變污染物的性質(zhì)，用力

量使污染物排除膜元件，恢復(fù)膜元件的性能。化學(xué)清洗是使用相應(yīng)的化學(xué)藥劑，改變污染物

的組成或?qū)傩裕謴?fù)膜元件的性能。吸附性低的粒子狀污染物，可以通過(guò)沖洗（物理清洗）

的方式達(dá)到一定的效果，像生物污染這種對(duì)膜的吸附性強(qiáng)的污染物使用沖洗的方法很難達(dá)到

預(yù)期效果。用沖洗的方法很難除去的污染應(yīng)采用化學(xué)清洗。為了提高化學(xué)清洗的效果，清洗

前，有必要通過(guò)對(duì)污染狀況進(jìn)行分析，確定污染的種類(lèi)在

了解了污染物種類(lèi)時(shí)，選擇合適的清洗藥劑就可以適當(dāng)?shù)幕謴?fù)膜元件的性能。

2物理清洗（沖洗）

2.1沖洗的作用

沖洗是采用低壓大流晶的進(jìn)水沖洗膜元件，沖洗掉附存在膜表面的污染物或堆積物。

圖沖洗時(shí)膜面的狀態(tài)示意圖

2.2沖洗的要點(diǎn)

2.2.1沖洗的流速。

裝置運(yùn)行時(shí)，顆粒污染物逐漸堆積在膜的表面。如果沖洗時(shí)的流速和制水時(shí)的流速相等

或略低，則很難把污染物從膜元件中沖出來(lái)。因此，沖洗時(shí)要使用比正常運(yùn)行時(shí)更高的流速。

通常，單支壓力容器內(nèi)的沖洗流速為：

?8英寸膜元件：7.2-12m3/h：

?4英寸膜元件：1.8-2.5m3/h。

2.2.2沖洗的壓力。

正常高壓運(yùn)行時(shí)，污染物被壓向膜表面造成污染。所以在沖洗時(shí)，如果采用同樣的高壓,

污染物仍會(huì)被壓在膜表面上，清洗的效果不會(huì)理想。因此在沖洗時(shí)，應(yīng)盡可能的通過(guò)低壓、

高流速的方式，增加水平方向的剪切力，把污染物沖出膜元件。壓力通常控制在0.3MPa

以下。如果在0.3MPa以下,很難達(dá)到一定的流量時(shí),應(yīng)盡可能控制進(jìn)水壓力,以不出產(chǎn)

水或少出產(chǎn)水為標(biāo)準(zhǔn)。一般進(jìn)水壓力不能大于0.4MPa。

2.2.3沖洗的頻度。

條件允許的情況L建議經(jīng)常對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行沖洗。增加沖洗的次數(shù)比進(jìn)行一次化學(xué)清洗更

有效果。一般沖洗的頻度推薦以一天一次為好。根據(jù)具體的情況，用戶(hù)可以自行控制沖洗的

頻度。

表沖洗的條件

腴尺寸流鼠，n?/h壓力，MPa頻明次/日時(shí)間，分鐘

8英寸7.2-12<0.3>110-15

4英寸1.8-2.5<0.3>110-15

2.3沖洗的步驟

①停止反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行。緩慢地降低操作壓力并停止裝置。如果快速停止裝宜，壓

力會(huì)急速下降，這可能會(huì)對(duì)管道、壓力容器以及膜元件造成損壞。

②調(diào)節(jié)閥門(mén)：

?全開(kāi)濃縮水間門(mén)：

?關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)；

?全開(kāi)產(chǎn)水網(wǎng)門(mén)（如果運(yùn)行時(shí)產(chǎn)水閥門(mén)沒(méi)有全開(kāi)的情況）。

如果錯(cuò)誤的關(guān)閉產(chǎn)水閥門(mén)，壓力容器中的后半部的膜元件可能發(fā)生產(chǎn)水背壓，造成膜元

件破損。

③沖洗作業(yè)：

?啟動(dòng)低壓沖洗泵：

?在緩慢打開(kāi)進(jìn)水泵的同時(shí)，查看濃縮水流量計(jì)的流量；

?調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門(mén)，調(diào)節(jié)流量和壓力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值；

?10-15分鐘后慢慢地關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)，停止進(jìn)水泵。

④恢更正常運(yùn)行。按日常啟動(dòng)程序后動(dòng)系統(tǒng)。

2.4注意事項(xiàng)

①進(jìn)水水泵需要滿(mǎn)足正常運(yùn)行時(shí)的進(jìn)水流量（進(jìn)水流量二產(chǎn)水流量+濃縮水流量），

同時(shí)必須考慮滿(mǎn)足沖洗流量的要求。

②濃縮水管路和閥門(mén)的選擇也要考慮沖洗時(shí)的大流量。制水時(shí)，因?yàn)榛厥章矢撸瑵饪s

水流量相對(duì)很小。沖洗作業(yè)時(shí)，要求低壓高流量，幾乎所有的進(jìn)水都從濃水管路排除，所以

設(shè)計(jì)濃水管路和閥門(mén)時(shí)不僅要考慮造水時(shí)的流量也要考慮符合沖洗時(shí)的流量需要。如果僅僅

考慮造水時(shí)的流狀來(lái)設(shè)計(jì)管路和閥門(mén)，則在沖洗時(shí)濃水管路以及濃水閥門(mén)處的壓降升高，有

可能達(dá)不到要求的流量或超過(guò)沖洗要求壓力。當(dāng)然，也可以考慮另外設(shè)置沖洗專(zhuān)用管路。

③選定流量計(jì)時(shí)要考慮到可以讀取沖洗時(shí)的最大流量。

④對(duì)于多段反滲透系統(tǒng)，如圖所示，為了能夠更有效的沖洗膜元件，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

有必要按可以分段沖洗進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

?如果進(jìn)行全段沖洗，前段的沖洗水和污染物會(huì)一起流入后一段中，容易造成后段的

堵塞。

?段數(shù)的增加同時(shí)也意味著沖洗水流經(jīng)的膜元件數(shù)量增加。為了能夠達(dá)到流量要求,

需要加大進(jìn)水壓力。由可能會(huì)超過(guò)沖洗壓力的允許值，導(dǎo)致膜表面的壓力升高，降

低沖洗的效果。

?進(jìn)行第一段沖洗時(shí)，全開(kāi)第一段沖洗濃水排水管路的閥門(mén)，關(guān)閉第一段濃水和第二

段進(jìn)水間閥門(mén)、第二段和第三段的進(jìn)水沖洗閥門(mén),

?進(jìn)行第二段沖洗時(shí)，全開(kāi)第二段沖洗濃水排水管路的閥門(mén)，關(guān)閉第一段，第三段的

進(jìn)水沖洗閥門(mén)，關(guān)閉第一段濃水和第二段進(jìn)水間閥門(mén)，關(guān)閉第二段濃水和第三段進(jìn)

水間閥門(mén)。

?進(jìn)行第三段沖洗時(shí)，全開(kāi)第三段沖洗濃水排水管路的閥門(mén)，關(guān)閉第一段，第三段的

進(jìn)水沖洗閥門(mén)，關(guān)閉第二段濃水和第三段進(jìn)水間閥門(mén)。

圖可分段沖洗系統(tǒng)

3化學(xué)清洗

3.1化學(xué)清洗的目的

發(fā)生以卜情況時(shí)，沖洗已經(jīng)不能使反滲透膜的性能恢復(fù)，這時(shí)就需要進(jìn)行化學(xué)清洗。

①標(biāo)準(zhǔn)化條件下的產(chǎn)水量下降10-15%；

②進(jìn)水和濃水之間的系統(tǒng)壓差升高到初始值的1.5倍；

③產(chǎn)水水質(zhì)明顯下降。

3.2化學(xué)清洗的頻度

化學(xué)清洗的時(shí)機(jī)可以參考以上的標(biāo)準(zhǔn)。即使在沒(méi)有發(fā)生異常時(shí)，為了能夠更好的保證系

統(tǒng)正常運(yùn)行，一般可以考慮每6個(gè)月進(jìn)行1次化學(xué)清洗。

3.3清洗藥劑的選擇

可以使用的常規(guī)化學(xué)清洗試劑請(qǐng)參見(jiàn)表選用哪個(gè)試劑進(jìn)行化學(xué)清洗，可以按以E

方法判斷。

?按反滲透進(jìn)水水質(zhì)判斷：

?進(jìn)行全系統(tǒng)膜元件清洗之前，可以從系統(tǒng)中取出一、兩支膜元件，通過(guò)進(jìn)行清洗試

驗(yàn)，選擇最佳的清洗藥品。

3.4污染物的種類(lèi)及其影響

-?般無(wú)機(jī)物結(jié)垢的污染，用酸清洗；有機(jī)物及微生物的污染，用堿清洗。污染物的種類(lèi)

以及發(fā)生污染時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行的變化列在表中。

表污染的種類(lèi)和系統(tǒng)顯示現(xiàn)象

污染物質(zhì)可能發(fā)生的位置系統(tǒng)壓降進(jìn)水壓力透鹽率

金屬氧化物污染第一段，最前端膜迅速增加迅速增加迅速增加

膠體污染第一段，最前端膜逐漸增加逐漸增加輕微增加

無(wú)機(jī)物結(jié)垢后段，最末段膜逐步增加輕微增加亞署增加

二氧化硅后段，最末段膜通常增加增加通常增加

生物污染任意位置，通常前段明顯增加明顯增加通常增加

有機(jī)物污染（溶解性天然有機(jī)物）所有段逐漸增加增加降低

阻垢劑污染前、后段均可能通常增加增加通常增加

膜氧化第一段最嚴(yán)重通常降低降低降低

膜水解（超出pH使用范圍）所有段通常降低降低增加

膜而磨損（活性炭粉利沙粒等）第一段最嚴(yán)政通常降低降低增加

。型圈泄漏（內(nèi)連接管或適配器）無(wú)規(guī)則通常降低通常降低增加

膜元件泄漏（產(chǎn)水背壓）最末段膜元件降低降低增加

3.5美國(guó)海德能公司推薦的常規(guī)清洗化學(xué)試劑

表中：HCI—鹽酸；

STPP—三聚磷酸鈉；

Na-EDTA—乙二胺四乙酸鈉;

NaOH—?dú)溲趸c;

SDS一十二烷基堿酸鈉；

Na-DDBS—十二烷基苯磺酸械

表污染物質(zhì)和清洗藥品

污染物常規(guī)化學(xué)清洗增強(qiáng)化學(xué)清洗

20wt%檸檬酸pH4.0

碳酸解垢HCLpH2.5

（用氨水體調(diào)節(jié)pH值）

2.0wt%STPP和0.8

硫酸鈣，雕銀,雕螭垢HCI,pH2.5

wt%Na-EDTA(pH10)

金屬氧化物2.0wt%檸檬酸，pH4.01.0wt%的亞硫酸氫鈉，pH11.5

金屬徽化物（憫水調(diào)節(jié)pH值）（Fe、Mn采用0.2wt%的草酸，pH2）

2.0wt%的檸檬吼pH4.0

無(wú)機(jī)膠體污染HCLpH2.5

（用財(cái)體調(diào)節(jié)pH值）

2.0wt%STPP和0.8

無(wú)機(jī)有機(jī)混合膠體污染0.1wt%NaOH^H0.03wt%SDS,pH11.5

wt%Na-EDTA,pH10

法無(wú)0.1wt%NaOH,pH11.5

2.0wt%STPP和0.82.0wt%STPP和0.25wt%Na-DDBS.pH10

生物污染

wt%Na-EDTA,pHIO.O或0.1wt%NaOH和0.03wt%SDS,pH11.5

2.0wt%STPP和0.82.0wt%STPP和0.25wt%Na-DDBS.pH10

溶解有機(jī)污染物

wt%Na-EDTA,pH10.0或0.1wt%NaOH和0.03wt%SDS,pH11.5

藥品清洗時(shí)pH值的范圍受到清洗液水溫的限制。下表給出了在不同溫度下清洗相

膜元件時(shí)的pH值的限定范瞇超出這一范用膜元件可能會(huì)造成祠恢復(fù)的損壞。

表清洗液pH值和水溫的關(guān)系1

清洗液pH值

膜型號(hào)

oor30-35r35-40V

CPA1-122-11.52-10

ESPA1-122-11.52-10

PROC101-121-121-12

LFC2-122-11.52-10

SWC2-122-112-10

ESNA2-122-11.53-10

在清洗過(guò)程中，污染物會(huì)消耗清洗藥品，pH值會(huì)因此發(fā)生變化，藥品的清洗能力會(huì)降

低。因此要隨時(shí)監(jiān)測(cè)pH值的變化，及時(shí)調(diào)節(jié)pH值。一般測(cè)定pH值偏離于設(shè)定pH值0.5

以上H

3.6在線化學(xué)清洗

3.6.1化學(xué)清洗設(shè)備

在線清洗是膜元件保留在壓力容器中進(jìn)行，如圖所示。清洗設(shè)備一般包含清洗水槽,

過(guò)濾器、循環(huán)泵、壓力表、溫度計(jì)、壓力表、閥門(mén)、取樣點(diǎn)以及管線。清洗水槽的容積要保

證滿(mǎn)足連接軟管、管路和反滲透壓力容器內(nèi)置換用水水球的要求。

產(chǎn)水循環(huán)

渚洗用水槽循環(huán)裝過(guò)港器

圖化學(xué)清洗裝置示意圖

1從表中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)最高清洗pH值是12,但是這并非是由于反發(fā)透膜分離皮層不能承受更前的pH值.例如：PROC10

的平膜&pH=13的堿溶液中加溫到35C進(jìn)行清洗也不會(huì)影響性能，但是其支摔材料一無(wú)紡織布卻不能長(zhǎng)時(shí)間耐受.

3.6.2化學(xué)清洗系統(tǒng)規(guī)格和注意小項(xiàng)

表化學(xué)清洗系統(tǒng)規(guī)格和注意事項(xiàng)1

設(shè)備及工具規(guī)格及注意事項(xiàng)

①FRP或聚乙烯：②藥劑容易添加的高度，保證添加口的寬度，容易混

清洗用水槽合：③藥品液的出口盡可能的設(shè)計(jì)在清洗槽的底部;④設(shè)有液位計(jì):⑤

清洗液體枳刻度。

①離心泵;②SUS316以上材質(zhì);③循環(huán)泵的出口處設(shè)有排氣口,兼

循環(huán)清洗系

用為取樣口：④循環(huán)泵的壓力為0.5MPa。

保女過(guò)濾器除去化學(xué)清洗中產(chǎn)生的5微米以上的粒子。

流最計(jì)測(cè)定清洗流量。

壓力表①測(cè)定RO進(jìn)水壓力:②范圍0-0.6MPa.

溫度計(jì)測(cè)定水的溫度.

閥門(mén)①調(diào)節(jié)沖洗流量；②球閥。

取樣設(shè)置在供給水和濃水管路，測(cè)定pHtfi、TDS或電導(dǎo)率。

配管①軟管：②聚氯乙稀（PVC）

提攜式計(jì)量器①pH計(jì)：②TDS計(jì)（或電導(dǎo)儀）

秤稱(chēng)量藥品（粉末狀）。

量筒稱(chēng)眼藥品體積（液體藥品）。

取樣瓶取樣用。

3.6.3清洗系統(tǒng)用水體積

計(jì)算反滲透膜元件、保安過(guò)油器以及管路的體積，估兒所需清洗液的體積，保證清洗液

暴。反滲透膜元件清洗時(shí)所需清洗液的體積的計(jì)兌法表示在表中。

表反滲透膜元件所需清洗液的體積

膜元件反滲透膜元件膜清洗液計(jì)算方法

8英寸34-68升x膜元件數(shù)最

4英寸9.5-19升x股元件數(shù)最

3.6.4清洗用水的水質(zhì)

清洗用水是用于溶解化學(xué)試劑，因此要求使用反滲透的產(chǎn)水。如果沒(méi)有反滲透的產(chǎn)水,

所使用的水必須沒(méi)有硬度、游離奴和鐵。

3.6.5清洗前的注意事項(xiàng)和準(zhǔn)備工作

①使用藥品前,仔細(xì)閱讀從藥品公司處得到的藥品安全表格（MSDS）和藥品所明;

②操作時(shí)，穿戴安全眼鏡、防護(hù)手套和工作服；

③使用前校正pH計(jì)：

化學(xué)諦洗用設(shè)備使用酸和堿等化學(xué)藥品,設(shè)備材質(zhì)需要選抒耐腐蝕

④估算所用清洗液體積；

⑤保證清洗液進(jìn)入系統(tǒng)前，所有的清洗藥品完全溶解和混合；

⑥清洗液的溫度和pH值范圍符合規(guī)定值。

3.6.6清洗方法1

一般的化學(xué)清洗步驟如下所示。具體的事項(xiàng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作條件及清洗的要求確定。

①?zèng)_洗膜元件。沖洗的方法請(qǐng)參見(jiàn)2.2。用反滲透產(chǎn)水或離f交換水

進(jìn)行兒分鐘沖洗。

②配置藥品。保證藥品完全溶解。

③循環(huán)。用低流址置換膜元件中的水，排放一部分清洗液后，進(jìn)行循環(huán)。循環(huán)流量以

表的范圍為準(zhǔn)。污染嚴(yán)重時(shí)，如果選擇大流量循環(huán)，則有可能會(huì)產(chǎn)生壓差過(guò)高的問(wèn)題，

從而損壞膜元件（單支腴元件最大壓降0.07MPa）。此時(shí)，采用以下方法進(jìn)行操作比較可

靠：

?循環(huán)運(yùn)行開(kāi)始5分鐘，按設(shè)定流量1/3的量進(jìn)行循環(huán)；

?循環(huán)5-10分鐘間，按設(shè)定流量2/3的循環(huán)流量循環(huán)；

?10分鐘后按流量要求循環(huán)。

循環(huán)的時(shí)間要根據(jù)具體情況決定。一般已1小時(shí)為準(zhǔn)。這期間要隨時(shí)檢測(cè)pH值是否變

化。壓力應(yīng)該盡量保持較低的水平，盡可能的沒(méi)有產(chǎn)水出現(xiàn)。同時(shí)監(jiān)測(cè)壓差是否有變化。

表清洗循環(huán)流量

膜元件尺寸單支壓力容器進(jìn)水流ht,m3/h

8英寸5.5-9.1

4英寸1.4-2.3

④浸泡及再循環(huán)。緩慢關(guān)閉反滲透膜元件入口的閥門(mén)，循環(huán)量接近零時(shí)，關(guān)閉循環(huán)泵。

為了防止液體流出壓力容器，浸泡時(shí)可以關(guān)閉相關(guān)的閥門(mén)。次泡的時(shí)間根據(jù)污染的程度決定。

一般在1-12小時(shí)范【機(jī)浸泡后打開(kāi)相關(guān)閥門(mén)再進(jìn)行循環(huán)。

⑤沖洗。用反滲透產(chǎn)水或離子交換水沖洗膜元件和清洗裝置中的藥液。這時(shí)系統(tǒng)從循

環(huán)狀態(tài)替換到排放狀態(tài)。用供給水沖洗膜系統(tǒng)。沖洗的時(shí)間大約為20-60分鐘。可以通過(guò)

測(cè)定排水的pH值和電導(dǎo)率來(lái)判斷沖洗是否徹底，pH值和電導(dǎo)率的數(shù)值和進(jìn)水的數(shù)值相近,

并不再發(fā)生變化時(shí)就可以停止沖洗。

⑦試運(yùn)行。正常啟動(dòng)系統(tǒng)，初期產(chǎn)水要排放掉，直至產(chǎn)水的水質(zhì)達(dá)到要求為止。為了

得到穩(wěn)定的反滲透產(chǎn)水水質(zhì)，恢復(fù)的時(shí)間有時(shí)要幾小時(shí)到幾天時(shí)間。尤其采用堿性溶液清洗

（高pH值）后，水質(zhì)恢復(fù)需要較長(zhǎng)的時(shí)間。

3.7離線清洗

離線清洗是指從大系統(tǒng)中取出一支膜元件，用特定的清洗裝置進(jìn)行化學(xué)清洗。離線清洗

主要有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

?對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)問(wèn)題的腴元件進(jìn)行有針對(duì)性的檢測(cè)；

?對(duì)大系統(tǒng)進(jìn)行清洗前，檢驗(yàn)單支膜元件的清洗效果試驗(yàn)：

?用于小系統(tǒng)清洗，單支膜的清洗方式可以增加清洗的效果。

單支膜元件的清洗系統(tǒng)示意圖顯示在圖中。

3.8系統(tǒng)消毒

雖然可以使用疑對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行消毒，但是氯對(duì)反滲透膜有破壞作用，因此使用廢作為殺菌

劑時(shí)，一定要防止消毒液進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。或者是取出反滲透膜元件，在殺菌作業(yè)后，可以

使用SBS中和系統(tǒng)中的余氯。一般1mg/L的余氯需用1.8-3.0mg/L。

清洗槽清洗泵過(guò)濾器

圖離線清洗系統(tǒng)示意圖

第三章離子互換

3.1離子互換器

離子互換器分為:鈉離子互換器、陰陽(yáng)床、混合床等種類(lèi)。

離子互換柱(器)外殼一般采用硬聚氯乙烯(PVC)、硬聚氯乙烯復(fù)合

玻璃鋼(PVC-FRP)、有機(jī)玻璃(PMMA)、有機(jī)玻璃復(fù)合透明玻璃鋼

(PMMA-FRP)、鋼襯膠(JR)、不銹鋼襯膠等材質(zhì)。

1、鈉離子互換器

鈉離子互換器即水軟化器，是應(yīng)用離子互換技術(shù)，通過(guò)樹(shù)脂

上的功能離子與水中的鈣、鎂離子進(jìn)行互換，從而吸附水中多出

的鈣、鎂離子，到達(dá)清除水垢(碳酸鈣或碳酸鎂)日勺目的。

水軟化器中裝有軟化劑樹(shù)脂，這種人造的離子互換樹(shù)脂上有

軟性礦物質(zhì)鈉，可以與溶解在水中的鈣、鎂等硬性礦物質(zhì)發(fā)生離

子互換反應(yīng)，而鈉不會(huì)以水垢的形式堆積在物體表面上，因此對(duì)

與它接觸的物體危害很小。樹(shù)脂是一種多孔的、不可溶性互換材

料。在現(xiàn)代的水軟化器中裝有千百萬(wàn)顆微細(xì)日勺塑料球(珠)，所

有小球都具有許多吸取正離子的負(fù)電荷互換位置。當(dāng)樹(shù)脂處在新

生狀態(tài)時(shí)，這些電荷互換位置被帶正電荷歐I鈉離子占據(jù)。樹(shù)脂優(yōu)

先結(jié)合帶較強(qiáng)電荷的陽(yáng)離子，鈣和鎂離子的電荷比鈉離子強(qiáng)，當(dāng)

具有鈣、鎂離子的水通過(guò)樹(shù)脂貯槽時(shí)，鈣、鎂離子與樹(shù)脂小珠接

觸，從互換位置上取代鈉離子。通過(guò)離子互換后，鈣、鎂離子就

被吸附在水軟化器內(nèi)的樹(shù)脂上，流出的水就變軟了。最終，所有

樹(shù)脂都吸附滿(mǎn)鈣、鎂離子后，就不能再進(jìn)行工作了，而需要再生

處理。

水軟化器樹(shù)脂的再生是用氯化鈉和水的稀溶液進(jìn)行的。在再

生過(guò)程中，首先停止水軟化器口勺工作水流，從鹽水槽引出的鹽水

與此外的稀釋水流混合，稀鹽水溶液流經(jīng)樹(shù)脂，與附有鈣、鎂離

子的樹(shù)脂接觸。盡管鈣和鎂離子帶有日勺電比鈉離子強(qiáng)，但濃鹽溶

液具有千百萬(wàn)個(gè)較弱電荷的鈉離子，有取代數(shù)目較少H勺鈣和鎂離

子的能力。這樣，當(dāng)鈣、鎂離子被取代互換后，樹(shù)脂就再生了，

便為下一次軟化工作做好了準(zhǔn)備。如此循環(huán)往復(fù)。

2、復(fù)床和混床

復(fù)床和混床都是運(yùn)用陰陽(yáng)離子互換樹(shù)脂與水中的離子進(jìn)行

互換，得到除離子的目日勺。

陰陽(yáng)離子互換床也就是復(fù)床，它是由陽(yáng)、陰離子互換器

串聯(lián)使用；混床是將陰陽(yáng)離子互換樹(shù)脂按一定混合比例裝填

在同一種離子互換器內(nèi)，由于混合離子互換后進(jìn)入水中日勺H

離子與0H離子立即生成電離度很低H勺水分子，可以使互換

反應(yīng)進(jìn)行得十分徹底。混床一般設(shè)置于一級(jí)復(fù)床之后，對(duì)水

質(zhì)的深入純化處理。當(dāng)水質(zhì)規(guī)定不高時(shí)，也可以單獨(dú)使用。

3、拋光混床

拋光混床（MBI）又稱(chēng)一次性混床，一般用于超純水處理系

統(tǒng)末端，來(lái)保證系統(tǒng)出水水質(zhì)可以維持用水原則。一般出水水質(zhì)

都能到達(dá)18兆歐以上，以及對(duì)TOC、SI02均有一定日勺控制能力。

拋光樹(shù)脂出廠的離子型態(tài)都是H、0H型，裝填后及可使用無(wú)需再

生。一般用于半導(dǎo)體行業(yè)。

3.2離子互換樹(shù)脂

離子互換原理:有關(guān)離子互換過(guò)程時(shí)機(jī)理諸多，其中，

最適于水處理工藝日勺，是將離子互換樹(shù)脂看作具有膠體型構(gòu)造的

物質(zhì)，這種上觀點(diǎn)認(rèn)為，在離子互換樹(shù)脂日勺高分子表面上有許多

和膠體表面相似日勺雙電層。也就是說(shuō)這里有兩層離子，緊鄰高分

子表面的一層離子稱(chēng)為內(nèi)層離子，在其外面是一層符號(hào)相反的離

子層。與膠體日勺命名法相似，我們常把和內(nèi)層離子符號(hào)相似的離

子稱(chēng)作同離子，符號(hào)相反的稱(chēng)反離子。因此離子互換就是樹(shù)脂中

原有反離子和溶液中它種反離子互相互換位置。根據(jù)膠體構(gòu)造的I

概念，雙電層中時(shí)反離子按其活動(dòng)性的大小可劃分為固定層和擴(kuò)

散層。那些活動(dòng)性能差，緊緊地被吸附在高分子表面日勺離子層,

稱(chēng)為固定層，在其外側(cè)，那些活動(dòng)性較大，向溶液中逐漸擴(kuò)散的

反離子層，稱(chēng)為擴(kuò)散層，由于這些反離子像地球上的大氣同樣,

籠罩在高分子表面上，故又稱(chēng)為離子氛。內(nèi)層離子依托化學(xué)鍵結(jié)

合在高分子的骨架上，固定層中的反離子依托異電荷的吸引力被

固定著。而在擴(kuò)散層中H勺反離子，由于受到異電荷的吸引力較小,

熱運(yùn)動(dòng)比較明顯，因此這些反離子有自高分子表面向溶液中漸漸

擴(kuò)散的現(xiàn)象。當(dāng)離子互換劑碰到具有電解質(zhì)的水溶液時(shí)，電解質(zhì)

對(duì)其雙電層有如下幾種作用：

⑴互換作用。擴(kuò)散層中反離子在溶液中的活動(dòng)較自由，離

子互換重要在此種反離子和溶液中其他反離子之間進(jìn)行，但并不

局限于此。因動(dòng)平衡的關(guān)系，溶液中的反離子會(huì)先互換至擴(kuò)散層,

然后再與固定層中日勺反離子互換位置。

在擴(kuò)散層中處在不一樣位置離子的能量是不相等的，那些和內(nèi)層

離得最遠(yuǎn)H勺反離子能量最大，因此它們最活潑，最易和其他反離

子互換；和內(nèi)層離得較近歐1反離子能量最小，活動(dòng)性較差。這和

多元酸或多元堿的多級(jí)電離狀況相似。

⑵壓縮作用。當(dāng)溶液中鹽類(lèi)濃度增大時(shí)，可以使擴(kuò)散層壓

縮，從而使擴(kuò)散層中部分反離子變成固定層中的反離子，擴(kuò)散層

的活動(dòng)范圍變小。這闡明了為何當(dāng)再生溶液的濃度太大時(shí)，不僅

不能提高再生效果，有時(shí)反使再生效果減少。

3.2.1離子互換除鹽原理

水的離子互換除鹽就是次序用H型陽(yáng)離子互換樹(shù)脂將水中

多種陽(yáng)離子互換成H+,用0H型陰離子互換樹(shù)脂將水中多種陰離

子互換成0H-,進(jìn)入水中的H+和0H.離子構(gòu)成水分子H20;或者讓

水通過(guò)陽(yáng)陰混合離子互換樹(shù)脂層，水中陽(yáng)、陰離子幾乎同步被H+

和0H-離子所取代。這樣，當(dāng)水通過(guò)離子互換處理后，就可除盡

水中多種日勺無(wú)機(jī)鹽類(lèi)。該工藝中發(fā)生的H離子互換反應(yīng)和0H離

子互換反應(yīng)以及樹(shù)脂再生過(guò)程中發(fā)生時(shí)反應(yīng)如下:

(1)氫離子互換反應(yīng)式:

(HC03)(HC03)

2RH+Ca(Mg,Na2)CI2玲R2Ca(Mg,Na2)+H2CI2

S04S04

再生反應(yīng)式為:

2HCICI2

R2Ca(Mg,Na2)+玲2RH+Ca(Mg,Na2)

H2SO4S04

⑵氫氧根離子互換反應(yīng)式為:

S04S04

CI2CI2

2R0H+H2C03玲R2(HCO3)2+2H2O

SiO3(HsiO3)2

⑶再生反應(yīng)式:

S04S04

CI2CI2

R2(HCO3)2+2NaOH玲2ROH+Na2CO32-

(HSiO3)2SiO3

進(jìn)入離子互換器日勺水中一般都具有大量的I碳酸氫鹽。它是天然水

中堿度的重要構(gòu)成部分。當(dāng)水經(jīng)H離子互換后，碳酸氫鹽轉(zhuǎn)化成

了碳酸，連同水中本來(lái)具有的|碳酸，可用除碳器一起除去。這樣

可以減輕陰離子互換器的承擔(dān)減少消耗。

水中碳酸日勺平衡關(guān)系如下式所示：

H++HC03-=H2CO3=C02+H20

水中H+濃度越大，平衡越易向右移動(dòng)。當(dāng)水的pH值低于4.3

時(shí)，水中的碳酸幾乎所有以游離的C02形式存在。水中游離日勺C02

可以看作是溶解在水中的氣體，它在水中的溶解度符合亨利定律,

只要減少水面上C02的分壓就可除去C02o除碳器就是運(yùn)用這個(gè)

原理除去C02的。

3.2.2樹(shù)脂層中的離子互換過(guò)程

1、陽(yáng)床工作特性

陽(yáng)床日勺作用是除去水中H+離子以外日勺所有陽(yáng)離子。當(dāng)其運(yùn)

行出水鈉離子濃度升高時(shí)，樹(shù)脂失效，須進(jìn)行再生。

陽(yáng)床運(yùn)行時(shí)，水由上而下通過(guò)強(qiáng)酸性H型樹(shù)脂層，因樹(shù)脂層

對(duì)多種陽(yáng)離子的選擇性不一樣，被吸著的離子在樹(shù)脂層中產(chǎn)生分

層，其分布狀況如下圖5-1所示。在運(yùn)行過(guò)程中，Ca+、Mg+、

Na+三層樹(shù)脂層的高度均會(huì)不停向下擴(kuò)展，直到樹(shù)脂失效。實(shí)際

上各層界面并不是很明顯的，有程度不一樣的混層現(xiàn)象發(fā)生。陽(yáng)

床失效的I監(jiān)督最佳采用鈉度計(jì)(pNa計(jì))，當(dāng)陽(yáng)床出水含鈉量不

小于500ug/L時(shí)，闡明陽(yáng)床已經(jīng)失效。

2、陰床工作特性

陰床中強(qiáng)堿性0H型互換樹(shù)脂可以和水中除0H-離子外的多種

陰離子進(jìn)行互換，把它們從水中除去。由于樹(shù)脂對(duì)離子的I選擇性

不一樣，陰床運(yùn)行中被吸著的離子也會(huì)發(fā)生分層，陰床運(yùn)行時(shí),

一般出水pH值為7?9之間，SiO2含量不不小于100ug/L,電導(dǎo)

率不不小于10uS/cm。由于陰床設(shè)在陽(yáng)床的背面，因此陰床的出

水水質(zhì)受陽(yáng)床出水水質(zhì)H勺影響很大。陽(yáng)床未失效時(shí)，陰床的出水

特性如圖5—4(a)所示。當(dāng)運(yùn)行通過(guò)水量到b點(diǎn)時(shí)，Si02含量

上升，pH值下降，電導(dǎo)率先微降后再上升。電導(dǎo)率日勺變化是由于

H+和0H-要比其他離子易導(dǎo)電，當(dāng)出水中這兩種離子的I總含量很

小時(shí)，有一電導(dǎo)率最低點(diǎn)。在b點(diǎn)前由于0H—含量較大使水的

電導(dǎo)率較大;在b點(diǎn)之后由于H+含量增長(zhǎng)而使水的電導(dǎo)率增大。

陽(yáng)床失效時(shí)漏鈉量增大，這些鈉離子通過(guò)陰床后轉(zhuǎn)化成氫氧化

鈉，使陰床出水pH值迅速上升，持續(xù)測(cè)定陰床出水pH值，可以

辨別是陽(yáng)床還是陰床失效。陰床失效的監(jiān)督最佳用SiO2含量和

電導(dǎo)率來(lái)判斷，當(dāng)然用出水pH值也可以進(jìn)行分析判斷。

3.2.3離子互換樹(shù)脂的性能

離子互換樹(shù)脂是高分子化合物，囚此它們的構(gòu)造和性能囚制

造工藝的不一樣而不一樣，為此，對(duì)于商品離子互換樹(shù)脂口勺性能,

必須用一系列指標(biāo)加以闡明。同一類(lèi)型的離子互換樹(shù)脂，其交聯(lián)

劑加入量的多少，對(duì)產(chǎn)品的物理化學(xué)性能有很大的影響，一般加

交聯(lián)劑多（即交聯(lián)度大）日勺樹(shù)脂，由于許多苯乙烯鏈都被交聯(lián)成

網(wǎng)狀，因此其產(chǎn)品有網(wǎng)孔小、機(jī)械強(qiáng)度大和穩(wěn)定性很好等特點(diǎn),

其特點(diǎn)是互換容量較小。

1、物理性能

L外觀

⑴顏色。離子互換樹(shù)脂是一種透明或半透明的物質(zhì)，依其構(gòu)

成的不一樣，展現(xiàn)的顏色也各異，苯乙烯系均呈黃色，其他也有

黑色及赤褐色的。樹(shù)脂的顏色稍深。樹(shù)脂在使用中，由于可互換

離子時(shí)轉(zhuǎn)換或受雜質(zhì)的污染等原因，其顏色會(huì)發(fā)生變化，但這種

變化不能確切表明它發(fā)生了什么變化，因此只可以作為參照。

⑵形狀。離子互換樹(shù)脂一般均呈球形。樹(shù)脂呈球狀顆粒數(shù)占

顆粒總數(shù)的百分率，稱(chēng)為圓球率。對(duì)于互換柱水處理工藝來(lái)說(shuō),

圓球率愈大愈好，它一般應(yīng)達(dá)90%以上。

樹(shù)脂圓球率的測(cè)定措施，是先將樹(shù)脂在60c烘干、稱(chēng)重，然后

慢慢倒在傾斜10。的玻璃上端，讓樹(shù)脂分散地向下自由滾動(dòng)，將

滾動(dòng)下來(lái)的樹(shù)脂再稱(chēng)重，后者與前者比值的百分?jǐn)?shù)即為圓球率。

2.粒度

樹(shù)脂顆粒的大小對(duì)水處理的工藝過(guò)程有較大的影響。顆粒大,

互換速度就慢；顆粒小，水通過(guò)樹(shù)脂層H勺壓力損失就大。假如各

個(gè)顆粒的大小相差很大，則對(duì)水處理日勺工藝過(guò)程是不利H勺。這首

先是由于小顆粒堵塞了大顆粒間的孔隙，水流不勻和阻力增大;

另一方面，在反洗時(shí)流速過(guò)大會(huì)沖走小顆粒樹(shù)脂，而流速過(guò)小,

又不能松動(dòng)大顆粒。用于水處理的樹(shù)脂顆粒粒徑一般為0.3?

樹(shù)脂粒度的表達(dá)法和過(guò)濾介質(zhì)的粒度同樣，可以用有效

1.2mmo

粒徑和不勻系數(shù)表達(dá)。

3.密度

離子互換樹(shù)脂日勺密度是水處理工藝中日勺實(shí)用數(shù)據(jù)。例如在估

算設(shè)備中樹(shù)脂的裝載量，需要懂得它的密度。離子互換樹(shù)脂的密

度有如下幾種表達(dá)法。

（1）干真密度。干真密度即在干燥狀態(tài)下樹(shù)脂自身的密度：干

真密度=g/mL

此值一般為1.6左右，在實(shí)用意義不大,常用在研究樹(shù)脂性能方面。

（2）濕真密度。濕真密度是指樹(shù)脂在水中通過(guò)充足膨脹后，樹(shù)

脂顆粒的密度：濕真密度=g/mL

（3）濕視密度.濕視密度是指樹(shù)脂在水中充足膨脹后的堆積密

度:濕視密度=g/mL

濕視密度用來(lái)計(jì)算互換器中裝載樹(shù)脂時(shí)所需濕樹(shù)脂日勺質(zhì)量，此值

一般在0.60?0.85之間。陰樹(shù)脂較輕,偏于下限;陽(yáng)樹(shù)脂較重,

偏于上限。

4.含水率

離子互換樹(shù)脂的含水率是指它在潮濕空氣中所保持的水量，它可

以反應(yīng)交聯(lián)度和網(wǎng)眼中的孔隙率。樹(shù)脂的含水率愈大，表達(dá)它日勺

孔隙率愈大，并聯(lián)度愈小。

5.溶脹性

當(dāng)將干的離子互換樹(shù)脂浸入水中時(shí)，其體積常常要變大，這種現(xiàn)象

稱(chēng)為溶脹。

影響溶脹率大小日勺原因有如下幾種：

（1）溶劑。樹(shù)脂在極性溶劑中日勺溶脹性，一般比在非極性溶劑中

強(qiáng)。

（2）交聯(lián)度。高交聯(lián)度樹(shù)脂的溶脹能力較低。

（3）活性基團(tuán)。此基團(tuán)愈易電離，樹(shù)脂日勺溶脹性愈強(qiáng)。

（4）互換容量。高互換容量離子互換樹(shù)脂的I溶脹性要比低互換

容量歐I強(qiáng)。

（5）溶液深度。溶液中電解質(zhì)濃度愈大，由于樹(shù)脂內(nèi)外溶液的

滲透壓差減小，樹(shù)脂的溶脹率愈小。

（6）可互換離子的本質(zhì)。可互換的水合離子半徑愈大，其溶脹

率愈大，故對(duì)于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿性離子互換樹(shù)脂，溶脹率大小日勺次序

為：

H+>Na+>NH4+>K+>Ag+

0H->HCO3^CO32->SO42->CI-

一般，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子互換樹(shù)脂由Na轉(zhuǎn)變成H型，強(qiáng)堿性陰離子

互換樹(shù)脂由CI型轉(zhuǎn)變成0H型，其體積均增長(zhǎng)約5%。由于離子

互換樹(shù)脂具有這樣日勺性能，因而在其互換和再生R勺過(guò)程中會(huì)發(fā)生

脹縮現(xiàn)象，多次日勺脹縮就輕易促使樹(shù)脂顆粒碎裂。

6.耐磨性

互換樹(shù)脂顆粒在運(yùn)行中，由于互相磨軋和脹縮作用，會(huì)發(fā)生碎裂

現(xiàn)象，因此其耐磨性是一種影響其實(shí)用性能的I指標(biāo)。一般，其機(jī)

械強(qiáng)度應(yīng)能保證每年的樹(shù)脂耗損量不超過(guò)3%?7%。

7.溶解性

離子互換樹(shù)脂是一種不溶于水的高分子化合物，但在產(chǎn)品中免不

了會(huì)具有少許低聚物。因這些低聚物較易溶解，因此其應(yīng)用的最

初階段。這些物質(zhì)會(huì)逐漸溶解。離子互換樹(shù)脂在使用中，有時(shí)也

會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變成膠體漸漸溶入水中H勺現(xiàn)象，即所謂膠溶。促使膠溶

日勺原因有：樹(shù)脂日勺交聯(lián)度小、電離能力大、離子的水合半徑大，

有時(shí)尚有受高溫或被氧化的影響。尤其是強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂，它會(huì)因

化學(xué)降解而產(chǎn)生膠溶現(xiàn)象。因此在運(yùn)行中要親密注意其運(yùn)行條件:

如離子互換樹(shù)脂處在蒸儲(chǔ)水中要比在鹽溶液中易膠溶，Na型比

Ca型易膠溶。離子互換器備用后剛投入運(yùn)行時(shí)，有時(shí)發(fā)生出水帶

色的現(xiàn)象，就是膠溶的緣故。

8.耐熱性

多種樹(shù)脂所能承受的溫度均有程度，超過(guò)此溫度，樹(shù)脂熱分解日勺

現(xiàn)象就很?chē)?yán)重。由于多種樹(shù)脂的耐熱性能不一，因此對(duì)每種樹(shù)脂

能承受的最高溫度，應(yīng)由鑒定試驗(yàn)來(lái)確定,一般陽(yáng)樹(shù)脂可耐100℃

或更高的溫度；陰樹(shù)脂，強(qiáng)堿性的約可耐60C,弱堿性的可耐

80℃以上。一般，鹽型要比酸型或堿型穩(wěn)定。

9.抗凍性

根據(jù)對(duì)多種樹(shù)脂在一20C的抗凍性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大孔型樹(shù)脂的搞凍

性?xún)?yōu)于凝膠型樹(shù)脂，實(shí)際上冰對(duì)大孔型樹(shù)脂沒(méi)有影響。凝膠型陽(yáng)

樹(shù)脂日勺抗凍性不如陰樹(shù)脂。無(wú)論陰、陽(yáng)樹(shù)脂，機(jī)械強(qiáng)度好日勺（磨

后圓球率高），抗凍性能也好。進(jìn)行濾干外部水分口勺001x7陽(yáng)樹(shù)

脂10周期（凍干24h,再完全解凍24h為1周期）時(shí)測(cè)定，發(fā)現(xiàn)

磨后圓球率有所下降，裂球率提高，冰凍對(duì)浸在水中日勺001x7陽(yáng)

樹(shù)脂日勺磨后圓球率幾乎無(wú)影響；201x7陰樹(shù)脂不管濾干外部水分、

還是浸在水中冰凍，磨后圓球率和裂球率均變化不大，表明陰樹(shù)

脂韌性較強(qiáng)。

10.耐輻射性能

在有核反應(yīng)堆的企業(yè)中，所用離子互換劑日勺抗輻射性是很重要的。

一般而論，無(wú)機(jī)離子互換劑的耐輻射性能很好，而樹(shù)脂均易降解，

其中又以陰樹(shù)脂為嚴(yán)重。

1L導(dǎo)電性

干燥的離子互換樹(shù)脂不導(dǎo)電，純水也不導(dǎo)電，但用純水潤(rùn)濕的離

子互換樹(shù)脂可以導(dǎo)電，因此這種導(dǎo)電屬于離子型導(dǎo)電。這種導(dǎo)電

在離子互換膜及樹(shù)脂的催化作用上很重要。

2、互換容量

離子互換樹(shù)脂的互換容量表達(dá)其可互換離子量的多少。其表達(dá)單

位有如下兩種：一是質(zhì)量表達(dá)法，即單位質(zhì)量離子互