反滲透結(jié)垢物質(zhì)分析及控制方法
在反滲透除鹽過程中，給水在流過膜元件時較純的水透過膜形成產(chǎn)品水，而給水不斷被濃縮，原水中的溶解性物質(zhì)會因達到過飽和狀態(tài)而析出。這些物質(zhì)按照其結(jié)垢傾向大小的順序可排列為：
CaC03＞CaS04＞Si02＞BaS04＞SrS04>Al、Fe和Mn的氫氧化物
在反滲透系統(tǒng)中常見的水垢為CaC03垢。但水垢一般很少為純物質(zhì)，通常是以一種化合物為主并摻雜了多種其他化合物的混合物。
一、CaC03垢的控制
當以地表水或深井水為水源時，通常用Langelier飽和指數(shù)(LSI或L．S．1)法來判斷CaCO3的結(jié)垢傾向。
水的實際pH值與飽和pH值(pHS)之差，稱為飽和指數(shù)(LSD或Langelier指數(shù)。
LSI＝pH-pHS
如果LSI＝0，則表示該水質(zhì)處于平衡狀態(tài)，即既不結(jié)垢也不腐蝕，水質(zhì)是穩(wěn)定的；如LSI>0，則表示水中CaCO3處于過飽和狀態(tài)，有析出的傾向。
實際工程應(yīng)用中，多采用以下方法來阻止CaCO3垢類的產(chǎn)生：
①對于超值的Ca、Sr、Ba類難溶鹽，應(yīng)降低反滲透系統(tǒng)回收率，避免濃水超過溶度積。
②加阻垢劑，現(xiàn)市場上正規(guī)廠商所供反滲透專用阻垢劑多為有機酸鹽類和聚丙烯酸鹽類阻垢劑，阻垢效果較好。海德能公司生產(chǎn)的阻垢劑可允許進水側(cè)鐵濃度達8.0ppm，濃水側(cè)SiO2濃度可達290ppm。
③加酸可以去除水體中的C032-與HC03-，以降低CaCO3的結(jié)垢。
④采用傳統(tǒng)的離子交換軟化來脫除水體中的Sr、Ba、Si、Ca、Mg等離子，但對大水量的處理不經(jīng)濟。
軟化法則在上述方法不能滿足要求時才考慮。
對于一般天然水，采用加阻垢劑即可達到防止CaC03結(jié)垢的目的。通常阻垢劑加至保安過濾器前，加入量一般為2～5mg／L。對于高硬度水，同時使用加酸和阻垢劑比較經(jīng)濟，先加酸中和給水的部分堿度，將給水的LSI降至可以用阻垢劑控制的范圍，通常至LSI
二、硫酸鹽垢
可能的硫酸鹽垢為CaSO4、BaSO4及SrSO4。一般情況下，當硫酸鹽的離子濃度積IP超過其溶度積KSP，即IP>KSP即時，根據(jù)沉淀生成與溶解理論，就有可能形成硫酸鹽垢；當IP＜KSP時，則水中的硫酸鹽是穩(wěn)定的。
通常采用添加阻垢劑法防止硫酸鹽垢生成。如通過添加阻垢劑仍不能控制CaSO4垢，則可以考慮用石灰軟化澄清法或離子交換法(弱酸或鈉離子軟化)除去部分的垢，然后再加入阻垢劑。
在實際生產(chǎn)中如需添加垢劑，則應(yīng)根據(jù)選用的反滲透專用阻垢劑的阻垢性能進行控制。
三、Si02垢的控制
在反滲透濃水中，Si02有可能達到過飽和狀態(tài)，聚合生成不溶性膠態(tài)硅酸沉積在表面形成垢，Si02垢一旦生成將很難進行有效的清洗，因此對原水中的SiO2應(yīng)格外重視。
當Si02與金屬氫氧化物共存時，更易沉積。由于至今尚未開發(fā)出能有效防止Si02沉淀的阻垢劑或分散劑，為了防止Si02在膜的表面沉積，應(yīng)控制反滲透濃水中的SiO2濃度小于其溶解度。在一定的溫度及pH值的條件下，Si02的溶解度是一定的，因此反滲透裝置的設(shè)計回收率與給水中的Si02濃度存在一定的制約關(guān)系。對于回收率為75％的反滲透裝置，水溫20℃和40℃時允許給水中Si02濃度分別約為18mg／L和42mg／L。
當給水中Si02濃度超過允許值時，可通過預處理沉淀法降低原水中的Si02濃度，也可采用提高給水溫度、提高給水pH值、降低回收率等方法對Si02進行控制。
SiO2沉淀結(jié)垢的控制措施如下：
① 降低反滲透系統(tǒng)回收率；
②適當提高水溫；
③適當調(diào)整pH值為7～8；
④以上三種方式綜合應(yīng)用；
⑤石灰軟化可降低約50％的Si02含量。
