反渗透阻垢剂原理及技术性能

　　反渗透阻垢剂原理及技术性能，森盛隆反渗透阻垢剂获得国家发明专利技术证书，是行业内的知名品牌，森盛隆反渗透阻垢剂是专门用于反渗透（RO）系统及纳滤（NF）和超滤（UF）系统的阻垢剂，可防止膜面结垢，能提高产水量和产水质量，降低运行费用。 　

　  反渗透阻垢剂特点：　

   ①在很大的浓度范围内有效的控制无机物结垢

   ②不与铁铝氧化物及硅化合物凝聚形成不溶物 　

   ③能有效地抑制硅的聚合与沉积，浓水侧SiO2浓度可达290 ppm 　

   ④可用于反渗透CA及TFC膜、纳滤膜和超滤膜

   ⑤极佳的溶解性及稳定性

   ⑥给水PH值在5-10范围内均有效

　　反渗透技术是目前水处理脱盐工艺中最成熟的物理脱盐技术之一。在设计及使用过程中被越来越多地应用到工业化生产中，不同用户的水源情况及用水要求等条件的差异化，形成了不同工艺流程的反渗透水处理系统，如果工艺设计不完善或者操作不当以及化学添加剂与水源不兼容等情况发生时，往往会导致反渗透系统出现产水量及产水品质的下降．严重时会导致反渗透系统中的主要元件——反渗透膜元件提前报废，因此对反渗透膜元件的保护在整个系统设计及运行过程中尤其重要。

   反渗透工艺属于物理脱盐技术，原理为利用自然条件下渗透的现象，给原水一定压力(大于渗透压)，通过一种由高分子有机材质制成的具有选择性透过的半透膜，使水分子和原水中不溶性物质及大部分盐类分离，盐类及不溶性物质会随着淡水的透过而在进水／浓水通道中浓缩，随着浓缩倍数的增加，一些难溶盐类会趋于结垢，为了防止这种结垢发生，在反渗透的进水中往往添加一种阻垢分散剂，抑制垢类的生成。而如何选择与水源兼容且阻垢效果好的阻垢剂成为使用者在选择阻垢剂过程中的一个难题。笔者通过电导率快速评测法对几种不同品牌的阻垢剂进行试验，在一定硬度情况下，评价不同阻垢剂在同样剂量下的阻垢效果或者同类阻垢剂在不同加药量下的阻垢效果，本方法适用于中等硬度以下的水源。通过阻垢效果来筛选最经济、适合的阻垢剂和阻垢剂投加量。笔者评估的阻垢剂为：国产品牌A(MW系列，聚羧酸盐系列)；进口品牌B(标准液，聚丙烯酸盐系列)；进口品牌C(8倍浓缩液，无机磷系列)；进口品牌D(4倍浓缩液，无机磷系列)；进口品牌E(标准液，有机磷系列)。通过对上述5种品牌的反渗透阻垢剂进行试验分析，探讨了国内外不同品牌的阻垢剂阻垢性能的差异。

1试验原理及方法

试验原理

测定溶液的电导率可以间接地表示水中溶解盐类物质的多少，当溶液中有盐类沉淀析出时，溶液中可导电的离子减少，其电导率会急剧下降，由此下降点即可计算出碳酸钙的过饱和度。过饱和度越大，阻垢剂阻垢效果越好。

试验仪器及试剂

数字式电导率仪，磁力加热搅拌器，温度计，烧杯，滴定管，恒温水浴。

1 mol／L氯化钙溶液，0．1 mol／L碳酸钠溶液，0．1mol／L硫酸，阻垢剂A、B、C、D、E。

试验方法

(1)把盛有198．4mL蒸馏水及1．0mL的1 mol／L氯化钙溶液的烧杯密封，该水硬度为5 mmol／L，烧杯中加0．6 mL阻垢剂使其质量浓度为3 mg／L，放人恒温水槽中，待温度稳定在25℃后，再用0．1 mol／L的碳酸钠溶液滴定，每次滴加一定体积(0．1 mL或0．5 mL，电导率突变点附近每次滴加0．1 mL)，待读数稳定1 min后读取电导率。在测定过程中用电磁搅拌器恒速搅拌被滴定的溶液。

(2)以消耗的0．1 mol／L碳酸钠溶液体积为横坐标，电导率为纵坐标作图。每次测定之前用0．1 mo1／L硫酸和蒸馏水冲洗电导率传感器，以去除在测定过程中可能残留的晶核以及所有微量的沉淀物，否则这些痕量沉淀会成为结晶核，使得溶液电导率突变点过早出现，导致试验数据不可靠。

(3)空白试验不加阻垢剂，蒸馏水加199 mL。

相关计算方法

(1)过饱和度的计算。

对于过饱和溶液存在以下关系：

KSP(CaCO3)<[Ca2+][CO32-]    (1)

式中：[Ca2+]——钙离子浓度，mol／L；

[CO32-]——碳酸根离子浓度，mol／L；

KSP(CaCO3)——在某一温度下碳酸钙的溶度积常数。

自然环境下的水源中，物质的结晶受多种因素的影响，通常存在一个过饱和度，只有在超过待定的过饱和度时才会产生沉淀。CaCO3的过饱和度S可由式(2)计算：

S＝  [Ca2+] [CO32-]     (2)

根据试验数据和上述计算公式可得25℃下碳酸钙的过饱和度，计算过程如下：

[Ca2+]=4．955×10-4 mol／L

[CO32-]=8．920×10-4 mol／L

[Ca2+]×[C032-]=4．420×10-7

从物理化学手册中可以查出25℃时CaCO3的KSP为4．8×10-9。因此，CaCO3在试验条件下的过饱和度S0为92。

相对过饱和度的计算。

为了比较不同阻垢剂的阻垢效果，定义有某种阻垢剂存在时CaCO3的过饱和度SP和相同条件下无阻垢剂时CaCO3的过饱和度S0的比值为相对过饱和度Sr。

Sr=SP/ S0

反渗透阻垢剂的基本作用： 　　

  1.反渗透阻垢剂溶于水后发生电离,生成带负电性的分子链,它与Ca2+形成可溶于水的络合物或螯合物,从而使无机盐溶解度增加,起到阻垢作用。

　　晶格畸变作用：由反渗透阻垢剂分子中的部分官能团在无机盐晶核或微晶上,占据了一定位置,阻碍和破坏了无机盐晶体的正常生长,减慢了晶体的增长速率,从而减少了盐垢的形成; 　　静电斥力作用：反渗透阻垢剂溶于水后吸附在无机盐的微晶上,使微粒间斥力增加,阻碍它们的聚结,使它们处于良好的分散状态,从而防止或减少垢物的形成。 　

　2、反渗透阻垢剂的用量 　　反渗透阻垢剂的投加量由于不同厂家配方和浓度不同，而不尽相同，使用时需咨询厂家，进口反渗透阻垢剂用量一般为3-5ppm。 　

　3、反渗透阻垢剂投加方式 　　反渗透系统一般有专用的自动加药装置，由加药箱、计量泵等组成，可设置单位时间内加药量，连续添加。

电导率法快速评定阻垢剂阻垢性能试验结果

根据试验结果计算出现沉淀时的过饱和度，比较不同阻垢剂和同种阻垢剂不同加药量下的阻垢效果。

传统使用的阻垢及一般分为含磷小分子阻垢剂或有机物高分子直链型聚合物阻垢剂，阻止或干扰难溶无机盐的沉积、结垢，大多数阻垢剂均是来源于冷却循环水方面的阻垢经验，其所含有的磷成份作为细菌微生物的营养源对膜带来生物污染的危险。传统的阻垢剂均为晶体修改型阻垢剂，原理为让水中的过饱和离子形成初期沉淀晶体后，再通过修改晶体上面的极性键基团来防止晶体长大或附着于膜表面.

    新式的阻垢剂采用树枝状聚合物技术，且不含磷，树枝球状构造不仅提高了纳污阻垢的效果，更克服了自缠绕自粘连的弊病。同时，其独特构造也使其具有强的稳定性。

   跟你说点形象点，阻垢剂就像洗衣服时候用的洗衣粉，阻垢剂它能吸附或改变膜上的物质性质，使膜不容易结垢，堵塞，但又不会穿过膜、不会破坏膜的结垢，对产水水质没有影响。

    电导率法快速评定阻垢性能试验的讨论

(1)阻垢剂A在原水硬度为5 mmol／L、加药量为3 mg/L时，阻垢效果为其他品牌的1．38~2．4倍。

(2)由图l中碳酸钠与电导率关系曲线的变化趋势可以看出，在CaCO3晶体析出时，所消耗的Na2CO3的体积以国产品牌A的最大，为4．9 mL，说明在相同的试验水硬度及相同的加药量情况下。阻垢剂A的阻垢效果最好，其他依次为B(Na2CO3消耗量为3．5 mL)、C(Na2CO3消耗量为3．0 mL)、D(Na2CO3消耗量为2．5 mL)、E(Na2CO3消耗量为2．0 mL)。

(3)聚羧酸盐系列阻垢剂A的阻垢效果远远大于无机磷、有机磷及聚丙烯酸系列阻垢剂，而且这些阻垢剂在使用过程中由于阻垢效果差，会加速反渗透系统的浓差极化现象，最终形成系统结垢，导致反渗透膜元件的性能衰减，增加水处理设备的运行成本；如用户选择阻垢效果差的药剂，为达到相同阻垢分散的作用，药剂投加量就会增大，导致用户的吨水成本增加。

(1)阻垢剂A在不同加药量条件下的相对过饱和度不同，随着加药量的增加，相对过饱和度增加，加药量增加到一定值时相对过饱和度出现下降趋势；A在试验水硬度为5 mmol／L．加药量为0．1～9．0 mg／L的情况下，相对过饱和度(阻垢效率)处于增加状态，在加药量达到9．0 mg／L时，相对过饱和度达到最大值，也就是说阻垢剂A在试验水硬度为5mmol／L，加药量为9．0 mg／L的情况下会起到最大的阻垢分散作用，超过9．0 mg／L时，阻垢效果反而降低。

(2)在反渗透阻垢剂使用过程中，要科学地选择阻垢性能好、适用范围广以及绿色环保的阻垢剂，加药量的确定应根据不同水源的情况及阻垢剂生产厂家开发的阻垢剂加药量计算软件计算确定，并结合反渗透设计要求来最终确定经济合理的加药量。

(1)通过上述试验表明，国产品牌的聚羧酸系列的阻垢剂A从阻垢效果上已远远大于进口品牌的阻垢剂(无机磷、有机磷、聚丙烯酸)，A的阻垢效率为其他品牌的l．38～2．4倍。

(2)反渗透阻垢剂的加药量应根据水源情况和阻垢剂生产厂家开发的阻垢剂加药量计算软件计算并通过反渗透设计要求进行投加，过多的投加只会给水处理使用者增加吨水运行成本，造成不必要的浪费，过少的投加以及使用阻垢性能低的产品，会对反渗透造成结垢污染情况，增加反渗透设备的运行负担，增加反渗透使用者的设备投资成本及运行成本。