陈 华，赵世伟，夏 鑫，吕 冰

（沈阳化工股份有限公司，辽宁 沈阳 110026）

沈阳化工股份有限公司聚氯乙烯分厂是亚洲最大的微悬浮法生产糊树脂厂家，在生产糊树脂的原料中必不可少脱离子水，每年需要生产脱离子水平均达到18万t，而且，对脱离子水有很高要求。该公司自2006年使用反渗透装置制备脱离子水至今，生产状况平稳，合格率98%，现将在生产过程中影响反渗透制备脱离子水稳定运行因素归纳总结。

1 工艺概况

该厂反渗透制备脱离子水生产装置工艺流程框图见图1。

2 影响反渗透制备脱离子水的运行因素

2.1 pH值

该公司使用的反渗透膜为美国陶氏聚酰胺复合膜，可在pH值为2～11之间稳定运行，抗生物侵蚀能力强，芳香族聚酰胺复合膜不易水解，在反渗透系统中加阻垢剂来阻止CaCO3的结垢。但复合膜易受Cl2等氧化剂侵蚀。由于这种膜带负电，阳离子型分散剂有时会引起膜元件不可逆转的流量损失，该公司选用阴离子型高效分散剂作为阻垢剂。

pH值与产水通量的关系见图2。

图2显示，在恒定工作压力、恒定温度下，pH值对反渗透膜的水通量基本无影响。

2.2 温度

聚酰胺复合膜对温度有使用限制，运行温度应≤45℃，适当提高进水温度可以降低水的黏度，提高膜的水通量。在冬季时，对给水进行适当的加热是必要的。在温度高于20℃下运行，温度升高1℃，水通量约增加30%。但当水温较高时，会增加微生物在系统内的活性，滞留在系统内繁殖较快，给水温度较高时，会加大碳酸盐和硫酸盐的结垢，加快对膜的污染速度。

运行温度与产水通量的关系见图3。

图3显示，膜对进水温度的变化非常敏感，在进水水温恒定、工作压力恒定的情况下，随着水温的提高，水通量几乎线性增大，这主要因为穿过膜的水分子的扩散能力加大。

温度对脱盐率的影响见图4。

图4显示，增加水温会导致脱盐率的缓慢降低或透盐率的增加，这主要是因为盐分透过膜的扩散速率会因温度的提高而加快。

2.3 运行压力

运行压力由溶液渗透压，净推动力和管路等压降组成。渗透压与原水中的含盐量、水温成正比，与膜性能无关，净推动力是为了膜元件产生足够量的产品水而需要的压力。渗透膜的水通量的增加与进水压力成正比。但脱盐率并不随运行压力的增大而增加。

运行压力对产水通量的影响见图5。

图5显示，透过膜的水通量增加与进水压力的增加有直线关系。

由于反渗透膜对水中的溶解性盐类不可能绝对截留，总有一定量会透过，因为膜透水传递盐分的速率快，这种透盐率的增加得到迅速克服，但是通过增加进水压力提高盐分的排出有上限限制，超过一定压力值，脱盐率不再增加，某些盐分还会与水耦合，一同透过膜。

2.4 浓差极化

在反渗透装置运行中，膜表面浓缩水和给水之间往往会产生浓度差，严重时，形成很高的浓度梯度，这种现象称为浓差极化。浓差极化将引起渗透压增加，使水通量减少，透盐量增加，加大膜表面上难溶盐的形成几率。因此，有必要维持适当的给水流速，防止发生浓差极化。

2.5 膜的污堵

膜的污堵包括膜表面结垢，金属氧化物的污染，胶体污染和微生物污染等。膜的污堵将导致水通量下降，压降和透盐率提高。

2.5.1 膜表面结垢

膜表面结垢是由于给水中一些难溶盐的沉淀引起的。给水中的盐在反渗透工艺中得到浓缩。水的回收率为50%时，盐的浓缩增加2倍；水的回收率为75%时，盐的浓缩是4倍。这引起一些盐的离子浓度积超过溶度积而沉淀。浓差极化和膜组件排列的不均匀分布在一些地方会产生更大的浓度。浓水流量必须维持难溶盐不析出状态，并保持合适的水回收率。

2.5.2 金属氧化物污染

给水中的铁、锰可能沉淀在膜表面上，铁和锰的氧化反应如下：

由于铁的氧化在很小的pH值就能发生，出现铁污染的情况要比锰污染的情况多。既使SDI值小于5，进水铁含量低于0.1 mg/L，仍会产生铁污染问题。处理这些问题的方法是，防止在整个制水过程中与空气和任何氧化剂如氯的接触，低pH值有利于延缓Fe2+的氧化，当pH值＜6，氧含量＜0.5 mg/L时，铁的氧化程度最慢。

2.5.3 污堵

由于机械过滤器中杂质颗粒较大，造成杂质不能通过膜元件的浓水通道，而保留在膜表面上，通过在装置前加装5μm保安过滤器或更换滤芯得以解决。

2.5.4 胶体污染

在反渗透制水中胶体微粒随水的流动方向有一定的附着力，这个附着力将胶体拉到膜面而吸附其上，成为污堵物，无论采用地表水还是地下水，都有胶体存在，只是状态和量不同。胶体污染是反渗透最普遍的污染。为此，不仅采用了阴离子表面活性剂，而且定期进行低压冲洗。

2.5.5 微生物污染

在反渗透运行中，普遍存在微生物污染，微生物污染是由于微生物、细菌在膜上繁殖引起的，一旦膜面发生微生物污染要彻底清洗很困难，该公司采取了重复清系，逐层剥离的方式，并适当提高清洗液的温度和浓度。

上述因素在反渗透制备脱离制水的运行时相互应影响，要出现一种情况就会影响系统的水通量及脱盐率。

总之，反渗透系统是一个相互联系的整体，前一个处理工艺效果可能影响下一个处理工艺甚至整个处理工艺的最终水质。整个处理系统可根据水处理流程中所承担的功能进行分组，明确每个单元处理工艺的水质目标，从而使整个系统达到最终水质要求。