面向软化水处理的纳滤膜分离技术 浮生五味_中华水网
当前位置:中华水网 > 净水处理 > 纳滤净水 > 正文

面向软化水处理的纳滤膜分离技术

来 源:中华水网   发布时间:2011-05-05 移动版

软化与脱盐是水处理的重要组成部分 , 两者都属于从水中去除无机盐 , 但有差别 . 软化主要考虑的是除去水中成垢的金属离子 (Ca 2 + 和 Mg 2 + ) 而不是尽可能地除去水中的所有无机盐 . 很多领域 ( 软化饮用水、中低压锅炉用水及循环水补给水等 ) 需要软化水而并非脱盐水 , 若用脱盐水替代软化水是很不经济的 , 因此用一般的反渗透作为软化技术是不可取的 . 而目前常规的软化方法如石灰软化和离子交换软化虽然应用广泛 , 但均存在着一些缺点 . 石灰软化对硬度离子的去除有限 , 一般在 20 mg/L 以上 ( 以 CaCO 3 计 ) , 出水水质不易控制 ; 离子交换软化需要频繁再生 , 消耗大量再生剂 , 产生的再生废水污染环境 , 这对于现有 40 ~ 50 万台工业及民用工业锅炉 的中国来说 , 开发可替代的无污染的软化技术具有十分重要意义 . 纳滤 (Nanofiltration) 是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动膜过程 , 具有操作压力低、浓缩水排放少、出水水质优、操作简单、自动化程度高、占地面积省等优点 , 可克服石灰软化和离子交换软化的缺点 . 因此 , 大量应用纳滤技术制取各 种用途的软化水具有十分广阔的前景 .

1 纳滤膜的软水原理

浮生五味,中华水网

商品化的纳滤膜一般具有荷电的纳米微孔结构 , 离子在带电微孔内进行扩散和对流传递过程时受到立体阻碍和静电排斥两方面的作用 . 相对单价离 子 ( K + ,Na + ,Cl - ) 而 言 , 二 价 离 子 (Ca 2 + ,Mg 2 + ,SO 42- ) 的离子价数高以及扩散系数小 ( 见表 1), 纳滤膜对这些离子基本不透过而对 K + ,Na + ,Cl - 等单价离子可大部分透过 , 达到软化而并非完全脱盐的目的 .

2 软水用纳滤膜及选用

目 前商品化的纳滤膜品种很多 , 根据其软化脱盐的性能可分为 3 种 : 有机物脱除率高而脱盐率低的纳滤膜 , 适合以地表水为水源的饮用水制取 , 因地表水一般含盐低而含有机物较高 ; 软化效果好但脱盐效果一般的纳滤膜 , 适合热水锅炉用水和以地下水为水源的饮用水的制取 , 以保留饮水中含有适量的有益的矿物质 ; 软化和脱盐效果都很好的纳滤膜 , 适合中低压蒸汽锅炉用水的制取和处理高硬度高盐分的水质 , 如苦咸水 , 以便一次处理就能达到饮水标准 . 可供选用的软水用纳滤膜见表 2.

浮生五味,中华水网

3   纳滤软水的影响因素

应用纳滤膜制取软水时 , 需要考虑的因素主要有原水水质与软水的水质、操作压力和产水率等 .

3 . 1   水质

原水水质和软化水的水质影响到膜型号 ( 截留分子量及荷电性 ) 的选择以及产水率、预处理、清洗 方法等因素的确定 . 例如 , 当处理高硬度的地下水时 , 产水率不可过高 , 同时要考虑加酸和添加阻垢剂 , 为防止膜严重污染 , 还要定期有效清洗 ; 当处理受污染、易变化的地表水时 , 要采取有效的预处理措施和清洗方法 , 保证系统的良好运行 .

3 . 2 操作压力

操作压力增加 , 产水量增大 , 产水中的盐浓度相对降低 , 硬度脱除率、脱盐率会有所提高 . 但操作压力过高 , 能耗会增加 , 对膜的使用寿命也不利 .

3 . 3 产水率

产水率为产水量与进水量的比率 . 从实际应用讲 , 希望有较高的产水率 , 可以节约用水和减少浓水处理量 . 但提高产水率 , 末端膜的进水盐浓度会快速增加 . 例如 , 产水率为 50 % 时浓度将增加一倍 ,75 % 时浓度将增加 4 倍 ,90 % 时浓度则增加 10 倍 . 这对于末级膜元件来说是不利的 , 浓差极化将很明显 , 一些难溶盐可能会在膜表面析出 , 发生严重膜污染 , 水通量和脱盐率均会下降 , 影响出水水质 . 此外 , 系统产水率的提高 , 一般需要通过提高操作压力或增加纳滤级数实现 , 引起能耗增加 . 因此 , 系统的产水率不可过高 . 此外 , 产水率的确定也应适当考虑地区的水资源状况 . 对于丰水区 , 可采用较低的产水率 , 降低能耗 , 以降低制水成本 ; 对于缺水区 , 应采用较高的产水率 , 节约水资源 .

4 纳滤膜在软化水制备中的应用

4 . 1 制取软化的饮用水

采用纳滤技术制取软化的饮用水在国外已很普遍 . 在美国佛罗里达州 , 就大量采用了纳滤软化 , 以替代石灰软化 .1995 年纳滤软化的产水量就达到了 2 1 28 × 10 5 m 3 /d, 而且 5 年内 会增加到 3.8 × 10 5 m 3 /d . 表 3 给出了美国佛罗里达州部分纳滤软化水厂运行状况 .

浮生五味,中华水网

采用纳滤对高硬度海岛水进行软化是解决海岛居民饮用水的有效途径 . 国内首套工业化的纳滤系统 ——— 144t/d 纳滤法制备饮用水示范工程于 1997 年在山东长岛南隍城建成投产 , 至今运行良好 . 高硬度的海岛苦咸水经 NF90 型纳滤膜一次软化处理后就达到了饮用水标准 , 取得了显著的经济效益和社会效益 .

4 . 2 制取中低压锅炉用水

按照我国《中低压锅炉水质标准》 ( GB 1576 — 85) 规定 : 热水锅炉补给水采用化学处理后其硬度应低于 0.6 mmol/L( 以 1/2 Ca 2 + ,1/2Mg 2 + 计 ); 中低压蒸汽锅炉补给水的硬度低于 0.03 mmol/L. 要达到这样的水质 , 目前主要是通过离子交换法实现的 . 纳滤用于中低压锅炉用水的制取也是可行的 , 对于硬度低的原水 , 单用纳滤处理有时就可以达到标准 , 同时还可以脱除一部分单价盐 , 可显著改善锅炉进水水质 ; 对于一般的原水 , 单用纳滤处理不一定达到标准 , 可采用纳滤与其它方法 ( 离子交换或反渗透 ) 联合处理 . 转载请注明出处: http://www.chndk.com/view-10875-1.html

版权声明

①凡本网注明“稿件来源:中华水网”的所有文字和图片稿件,版权均属于中华水网所有,任何媒体、网站或个人未经本网协议授权不得转载、链接、转贴或以其他方式复制发表。已经本网协议授权的媒体、网站,在下载使用时必须注明“稿件来源:中华水网”,违者本网将依法追究责任。

② 本网未注明“稿件来源:中华水网”的文/图等稿件均为转载稿,本网转载出于传递更多信息的目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的“稿件来源”,并自负版权等法律责任。如擅自篡改,本网将依法追究责任。如对稿件内容有疑议,请及时与我们联系。

更多信息



Copyright © 2009-2010 CHNDK.COM. 中华水网版权所有 水工业交流群:23917635 点击这里给我发消息水网客服

粤ICP备11036510号 **广告、链接、目录联系:QQ1260995099 非诚勿扰**