反渗透法超纯水制备过程中影响膜的寿命的因素
时间:2017-06-19 12:58:18  浏览数:948

反渗透法超纯水制备过程中影响膜的寿命的因素

反渗透技术由于具有分离、纯化、浓缩等功能,以及能耗低、设计制造容易、操作简单、环境友好等特点,被广泛地应用于水处理、化工、医药、环保、生物、电子等领域。在反渗透膜使用过程中,有很多因素会影响膜的使用寿命。下面通过对螺旋卷式膜用于反渗透法超纯水制各过程的分析,提出影响该过程膜的有效使用寿命的主要因素有以下三条:

1、进水水质(主要是硬度的影响);
2、进水操作条件(主要是水流速度);

3、膜组件自身结构。

针对反渗透膜对进水水质的要求,研发了一种改进型硬度在线监测仪,该硬度仪以国家标准硬度测定法为滴定原理,将颜色传感器采集的颜色RGB值转换为HSB值,增强了判断滴定终点的准确性;该硬度仪还具有测量范围广,精度高等特点。

采用硬度在线监测仪,探究进水硬度对卷式膜有效使用寿命的影响。通过CFD模拟结合实验探究的方法,探索了螺旋卷式膜组件的结构、操作条件等因素对反渗透法超纯水制备过程中膜的有效使用寿命的影响,在此基础上,进行了反渗透法超纯水制备过程的优化设计,提高了膜分离效率,延长了设备的使用寿命。

反渗透法超纯水制备过程中影响膜的寿命的因素

CFD技术对卷式膜组件进行二维数值模拟,直观地展现出膜内流场的变化。流场模拟结果表明:对无隔网卷式膜,入口速度增加,膜通道内的壁面剪切应力及压降均增大。在进口速度相同的情况下,膜通道内铺有隔网的流动边界层厚度明显小于没有隔网情况下的流动边界层,通道内的隔网增加了传质效果,有效地增加膜的使用寿命;膜组件的结构对膜通道内流体的流动有影响,有隔网膜组件中流体在通道内流动混乱程度就比无隔网膜通道的大,且隔网前后有涡流形成,涡流的存在可使溶液中各组分混合程度增大,形成浓差极化的趋势减小,膜污染的程度就相应减小。在实践中对反渗透法纯水制备系统进行了工艺设计,包括纯水工艺前处理、纯水工艺一级反渗透、纯水工艺二级反渗透、纯水工艺后处理,并对无隔网卷式膜组件进行了运行结果测试。通过长期运行,当运行时间超过80小时后,得到纯水的电导率超过5 us/cm,此时可认为膜性能失效。最后,分别对膜组件的进水参数和构型进行了优化设计,通过综合分析比较,当入口速度为0.7m/s,膜组件为圆形隔网膜组件时,膜的有效使用寿命最长,与模拟的结果相一致。

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