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反渗透为什么要加阻垢剂?

  • 作者:管理员
  • 发布时间:2023-10-16 14:58:24
  • 点击:454

简单来说,反渗透设备中添加阻垢剂可以有效提高难溶盐和二氧化硅的溶解度,降低设备的结垢风险,提高系统回收率的极限。

阻垢剂是一系列用于阻止结晶矿物盐的沉淀和结垢形成的化学药剂。大多数阻垢剂是一些专用有机合成聚合物(比如聚丙烯酸、羧酸、聚马来酸、有机金属磷酸盐、聚膦酸盐、膦酸盐、阴离子聚合物等),这些聚合物的分子量在2000-10000道尔顿不等。

阻垢剂阻碍了RO进水和浓水中盐结晶的生长,因而可以容许难溶盐在浓水中超过饱和溶解度。阻垢剂的使用可代替加酸,也可以配合加酸使用。

阻垢剂的另一种作用是分散,用来阻止膜面上污染物的聚集和沉积。



需要分散作用处理的污染物有:矿物质结垢,金属氧化物和氢氧化物(铁、锰和铝),聚合硅酸,胶体物质(指那些无定型悬浮颗粒,可能含有土、铁、铝、硅、硫和有机物),生物性污染物

阻垢剂/分散剂注入系统的设计应该保证在进入RO元件之前得到充分混合。大多数系统的加药点设在RO进水保安过滤器之前,通过在过滤器中的缓冲时间及RO高压泵的搅拌作用来促进混合。如果系统采用加酸调节pH,推荐加酸点要在上游足够远的地方,在到达阻垢剂/分散剂注入点之前已经完全混合均匀。

阻垢剂/分散剂的加药泵要调到较高的运行频率,建议的频率是最少5秒钟一次。阻垢剂/分散剂的典型添加量为2-6ppm。可以根据现场实际情况,对药剂进行稀释。稀释了的阻垢剂/分散剂在储槽中会被生物污染,所以稀释液的保留时间应在7-10天左右。正常情况下,未经稀释的阻垢剂/分散剂不会受到生物污染。

阻垢原理

无机垢的形成过程可分为下面3个步骤:

1、形成过饱和溶液;

2、生成晶核

3、晶核成长,形成晶体;

这3个步骤中有一个遭到破坏,结垢过程即被减缓或抑制。阻垢剂的作用就是有效阻止这些步骤中的一个或几个,以达到阻垢目的。阻垢剂千扰晶体生长的机理有如下几种说法

1.鳌合增溶作用

整合增溶作用是指阻垢剂与水中Ca2+、Mg2+、S2+、Ba2+等高价金属离子络合成稳定的水溶性整合物,使水中游离态钙、镁离子的浓度相应降低,这样就好像使CaCO3等物质的溶解度增大了,本来会析出溶液的CaC03等物质实际上没有形成沉淀

所谓闻限效应阳垢是指只需向溶液中加入少量的阻垢剂,就能稳定溶液中大量的结垢离子,它们之间不存在严格的化学计量关系,当阳垢剂的量增至过大时,其稳定阻垢作用并无明显改进。

2.晶格畸变作用

晶体正常形成的过程是微粒子(离子、原子或分子)根据特定的晶格方式进行十分有规则的排列,从而形成外形规则、熔点固定、致密坚固的物质结构。所谓最畸变是指在最体生长的过程中,常常会由于晶体外界的一些原因,而使得晶体存在空位、错位等缺陷或形成镜嵌构造等畸变,其结果使同一晶体的各个晶面发育不等。晶体中这种局部组分的差异会导致晶体内部的应力,晶体本身与镶嵌物质脱胀系数的不同也会导致应力。这些应力使晶体不稳定。当环境发生某些变化时,大晶体便会碎裂成小晶体。

阻垢剂分子由于吸附在位于晶体活性生长点的晶格点阵上,使晶体不能按照晶格排列正常生长,使晶体发生畸变,使晶体的内部应力增大导致晶体破裂,从而防止微晶沉积成垢,达到阻垢目的。

3.吸附与分散作用

阻垢分散剂属于阴离子有机化合物,可因物理化学吸附作用而吸附于胶体颗粒及微晶粒子上,在颗粒表面形成新的双电层,改变颗粒表面原来的电荷状况。于是,因同性电荷相排斥而使它们稳定地分散在水体中。

阻垢剂分类

阻垢剂可按照多种方法进行分类

根据使用效能,阻垢剂可分为普通阻垢剂和高效阻垢剂

普通阳垢剂用于浓缩倍率低一些的应用合,而高效阳垢剂则用于浓缩倍率高的应用场合,比如RO/NF系统,浓缩倍率常常达到4倍甚至更高,浓缩后的水极不稳定,有很强的结坛倾向。因此,膜系统一般推荐使用高效阻垢剂,在膜系统中使用普通阻垢剂经实践证明很不安全

高效阻垢剂根据pH值的不同,又可分为酸性和碱性阻垢剂

无论是酸性还是碱性,其阻垢效率的高低,取决于阻垢剂本体对水中结垢离子有效的教合增溶作用、晶格变作用以及吸附与分散作用。阻垢剂溶液呈酸性或减性,是本体在水溶液中以有机酸或其纳盐形式表现的结果。它的酸碱性并不决定其阳垢性能的好坏。至于碱性阻垢剂能改变给水的pH值,将给水的LSI值提高,造成CaCO3结垢的说法,有夸大之虞。这是因为RO系统的投加量非常小,一般控制值为2-3mg/L (以标准液计),而水中含有大量HCO3-物质,实属典型的缓冲溶液,如此小的剂量不可能明显改变原水的pH值,不足为虑。而某些碱性阻垢剂成分更稳定,阻垢性能更好。



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