反渗透膜的污染和清洗方法的论述

张燕

摘 要：在反渗透技术应用中，反渗透膜污染是其常见的问题，该污染会造成系统产水量下降，或者段间压差上升，如果达到一定的污染程度，则需要对其进行清洗和维护，恢复反渗透膜的主要功能。下面本文结合反渗透污染的相关类型分析，提出有效的清洗措施，以供相关人员参考。

关键词：反渗透;污染;清洗措施

前 言

反渗透膜污染主要是指膜在接触料液中的微粒和胶体粒子或者溶质大分子所发生的物理变化与化学变化，或者产生的差极化，导致溶质在膜的表面浓度超标，结合一定的机械作用所引起，最终导致膜的通量和分离率降低，压降升高。目前在反渗透膜污染中主要包含三种形式，分别为有机污染、无机污染和生物污染。结合不同的污染类型可采取针对性的处理措施，以此来将反渗透膜污染问题加以控制，而污染达到一定程度则需要利用清洗措施来去除膜表面的污染物，最后实现膜性能的恢复。

1、反渗透膜污染的类型分析

一般在膜污染中，都可以结合有效的预处理处理膜表面的附着物，促使污染得到缓解，一般常见的污染物包含微生物、有机物、胶体和金属氧化物等形式，具体如下所示。

（1）微生物污染：一般微生物都具有较强的生存能力，其也是在膜分离过程中常见的危险因素之一。其中虽然只有极少数的微生物可以通过超滤膜，但是一定环境合适，其会在反渗透膜系统中大量繁殖，在膜的表面形成生物膜，造成膜通透性下降[1]。

（2）有机物污染：在超滤膜过滤期间，其对于小分子的有机物所产生的截留效果较差，但是使用高级氧化或者活性炭去除价格较为高昂，所以有机物会进入到反渗透系统中形成有机物污染。在此过程中，常见的额高分子絮凝剂主要为聚丙烯酰胺，对水中悬浮的固体颗粒结合吸附架桥作用使其成为大尺寸的絮凝体，以此来提升沉淀池内部固液分离的效果。但是需要注意的是，如果加入量过大，会导致反渗透膜的再次污染。

（3）胶体污染：对于原水中的固体颗粒而言，可以结合超滤预处理进行出处，以此来将进入反渗透系统中水淤泥密度指数有效降低，但是还会有一些小颗粒的物质进入到反渗透系统中。另外一些铁离子或者氯离子会通过超滤膜进入到反渗透系统中，在反渗透系统分离期间形成胶体颗粒，阻塞膜系统。

（4）离子结晶污染：在反渗透系统中，会对原水进行不断的浓缩，导致离子的浓度提升，这样会使很多无机盐到达饱和状态后，形成晶体被离析数来，在反渗透膜的表面沉积，并且这些离子结晶的无机盐在一般发生在系统的末段[2]。另外这些结垢的无机盐一般都为微溶盐或者难溶盐，如氟化钙或者硫酸钙等。虽然在反渗透系统中可以结合系统的回收来使这些无机盐处于离子状态，但是在实际运行过程中，由于操作或者水质发生波动等原因，会导致这些离子结晶体再次污染反渗透膜。对于这种固体颗粒物数量测量有两种方法，第一种为质量法，指的是将滤纸过滤前后的质量变化称量，以此来得到固体颗粒物的质量，在此方法中需保证滤纸在使用前后必须干燥并且恒重，同时所测量的天平也需要高精度类型。另外是测量水样的SDI值，这也是反渗透膜给水评价不溶解物质的质量测量方法。

2、反渗透膜清洗措施分析

结合上述造成反渗透膜污染的主要原因分析，本文提出反渗透膜清洗的主要措施，包含物理清洗和化学清洗，具体如下所示。

2.1物理清洗方法。物理清洗包括正冲洗与逆向流正冲洗，在实际运用过程中，逆向流正冲洗很少用到。

2.1.1正冲洗：这是一种常见的清洗方法，一般是结合大流量的清水，在膜的表面形成较大流速，在低压环境下结合连续或者脉冲等模式来反复冲洗反渗透膜表面，这样不仅可以有效缓解其浓差极化现象，同时也能够将膜表面较为疏松的污染物去除[3]。在正冲洗操作期间，由于其流程简单，并且对膜分离层没有较大的损伤，对于膜的通量和分离性能有着较为良好的恢复作用，所以一般将正冲洗设置在反渗透系统中，在停机标准作业程序中设置。但是需要注意的是在正冲洗中，膜表面的清水流量不能够超过其最大的进水流量，防止膜表面的聚酰胺皮层被高速水流冲落，影响反渗透膜的性能。

2.1.2逆向流正冲洗，其是将冲洗水从膜元件的浓水端流入，然后从进水端流出，这样可以有效的提升正冲洗的清洗效果。需要注意的是，虽然超滤膜可以将反渗透进水的SDI进行良好控制，但是依旧会存在一些小尺寸的污染物进入到反渗透系统，并且在进水格的周围不断堆积，而这些堆积的污染物利用正冲洗很难去除，这时利用逆流正冲洗会达到意想不到的效果。所谓逆向流冲洗则是将冲洗清水从膜的产水端透过反渗透膜，将膜表面堆积的污染物冲离。并且这种冲洗方式更加柔和，压力较小，可以有效防止分离皮层脱落。

结合这两种物理清洗方式虽然可以恢复膜性能，但是恢复的效果有限，一般需要经过化学清洗才能够达到效果。

2.2化学清洗方法。

2.2.1清洗方式分析。在化学清洗方式中，主要包含两种形式，分别为在线和离线清洗。其中在线清洗主要是结合反渗透系统中所配套的药洗水箱和水泵以及所配套的管路来实现清洗，其循环清洗和浸泡膜壳中的膜元件。在此过程中，不需要拆卸膜元件，并且维护的工作量相对较小，在清洗结束之后可以快速的切回生产模式[4]。但是在在线清洗中，其对于不同形式或者不同位置的污染物难以正确区分，因此如果污染严重则需要结合离线清洗。该清洗方法主要是将膜元件拆下，将其放在专门的离线清洗设备中进行清洗，清洗效果较好。并且离线清洗可以结合各个膜件污染程度不同来选擇不同的清洗方式，以此来减少无效清洗对膜元件造成损伤。

2.2.2清洗剂的使用。在化学清洗中，所采取的清洗剂主要包含酸性、碱性和生物酶三种形式。在酸洗清洗剂的使用中，主要包含有机酸和无机酸清洗，无机酸可以溶解碳酸盐和金属氧化物等，如硝酸和盐酸。有机酸可以与无机盐结垢形成有机金属化合物，在形成之后脱离膜表面，进入到本体的溶液中。如柠檬酸或者草酸等。其中柠檬酸被应用较多，其部件可以与无机污染物发生络合反应，并且对膜造成的损害较小。

常见碱性清洗剂主要有NaOH、EDTA-4Na、三聚磷酸钠、表面活性剂等，NaOH用来调节清洗液的pH值，一般会达到11-12，结合其他清洗剂在蛋白质和一些油性污染物的清洗中有着明显的效果。在具体应用中，其中的NaOH可以与络合剂或者表面活性剂形成一种复合型药剂，能够有效的清洗硫酸盐污垢或者有机物和生物膜。

含酶清洗剂主要在于在清洗剂中的生物酶具有较强的催化能力，能够将一些大分子有机物分解为水溶性的小分子有机物，然后对其进行去除，如蛋白质或者多糖等，另外对生物膜也有着良好的清洗效果，并且对于膜的损害度也相对较低。但是在这些所有污垢中，硅垢是一种较难清洗的污垢，难以使用化学清洗剂去除，因此需要进行预处理后降低SiO2的含量，再实施化学处理。

2.2.3清洗剂的选择。在实际清洗过程中，由于膜污染的情况比较复杂，因此使用单一的清洗剂，并不能达到理想的清洗效果，结合本单位多个膜系统清洗经验，确定了先碱洗后酸洗的清洗流程，首先通过碱洗将有机物，胶体，一些金属氧化物去除，然后通过酸洗将碳酸盐一类的垢去除。通过多种清洗剂和清洗方式的有效结合，确保反渗透膜的清洗效果。

结 语

综上所述，在反渗透膜运行期间，膜污染是不可避免的问题，随着膜污染的加重，造成反渗透系统运行工况变差;根据膜污染的类型，选择合适的清洗剂以及清洗流程，使反渗透系统恢复到原来运行工况，从而保证反渗透膜的正常运行。

参考文献

[1] 何灿，海玉琰，马瑞，刘兆峰.反渗透膜污染及清洗技术应用[J].石化技术，2019，26（09）：93-95+84.