反滲透為什么要加阻垢劑?
2023/10/12 10:10:28 / 作者:水處理設(shè)備公司 / 來源:山藝環(huán)保
簡單來說,反滲透設(shè)備中添加阻垢劑可以有效提高難溶鹽和二氧化硅的溶解度,降低設(shè)備的結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn),提高系統(tǒng)回收率的極限。
阻垢劑是一系列用于阻止結(jié)晶礦物鹽的沉淀和結(jié)垢形成的化學(xué)藥劑。大多數(shù)阻垢劑是一些專用有機(jī)合成聚合物(比如聚丙烯酸、羧酸、聚馬來酸、有機(jī)金屬磷酸鹽、聚膦酸鹽、膦酸鹽、陰離子聚合物等),這些聚合物的分子量在2000-10000道爾頓不等。
阻垢劑阻礙了RO進(jìn)水和濃水中鹽結(jié)晶的生長,因而可以容許難溶鹽在濃水中超過飽和溶解度。阻垢劑的使用可代替加酸,也可以配合加酸使用。
阻垢劑的另一種作用是分散,用來阻止膜面上污染物的聚集和沉積。
需要分散作用處理的污染物有:礦物質(zhì)結(jié)垢,金屬氧化物和氫氧化物(鐵、錳和鋁),聚合硅酸,膠體物質(zhì)(指那些無定型懸浮顆粒,可能含有土、鐵、鋁、硅、硫和有機(jī)物),生物性污染物
阻垢劑/分散劑注入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證在進(jìn)入RO元件之前得到充分混合。大多數(shù)系統(tǒng)的加藥點(diǎn)設(shè)在RO進(jìn)水保安過濾器之前,通過在過濾器中的緩沖時(shí)間及RO高壓泵的攪拌作用來促進(jìn)混合。如果系統(tǒng)采用加酸調(diào)節(jié)pH,推薦加酸點(diǎn)要在上游足夠遠(yuǎn)的地方,在到達(dá)阻垢劑/分散劑注入點(diǎn)之前已經(jīng)完全混合均勻。
阻垢劑/分散劑的加藥泵要調(diào)到較高的運(yùn)行頻率,建議的頻率是不少于5秒鐘一次。阻垢劑/分散劑的典型添加量為2-6ppm??梢愿鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,對(duì)藥劑進(jìn)行稀釋。稀釋了的阻垢劑/分散劑在儲(chǔ)槽中會(huì)被生物污染,所以稀釋液的保留時(shí)間應(yīng)在7-10天左右。正常情況下,未經(jīng)稀釋的阻垢劑/分散劑不會(huì)受到生物污染。
阻垢原理
無機(jī)垢的形成過程可分為下面3個(gè)步驟:
1、形成過飽和溶液;
2、生成晶核;
3、晶核成長,形成晶體;
這3個(gè)步驟中有一個(gè)遭到破壞,結(jié)垢過程即被減緩或抑制。阻垢劑的作用就是有效阻止這些步驟中的一個(gè)或幾個(gè),以達(dá)到阻垢目的。阻垢劑千擾晶體生長的機(jī)理有如下幾種說法
1.鰲合增溶作用
整合增溶作用是指阻垢劑與水中Ca2+、Mg2+、S2+、Ba2+等高價(jià)金屬離子絡(luò)合成穩(wěn)定的水溶性整合物,使水中游離態(tài)鈣、鎂離子的濃度相應(yīng)降低,這樣就好像使CaCO3等物質(zhì)的溶解度增大了,本來會(huì)析出溶液的CaC03等物質(zhì)實(shí)際上沒有形成沉淀
所謂聞限效應(yīng)陽垢是指只需向溶液中加入少量的阻垢劑,就能穩(wěn)定溶液中大量的結(jié)垢離子,它們之間不存在嚴(yán)格的化學(xué)計(jì)量關(guān)系,當(dāng)陽垢劑的量增至過大時(shí),其穩(wěn)定阻垢作用并無明顯改進(jìn)。
2.晶格畸變作用
晶體正常形成的過程是微粒子(離子、原子或分子)根據(jù)特定的晶格方式進(jìn)行十分有規(guī)則的排列,從而形成外形規(guī)則、熔點(diǎn)固定、致密堅(jiān)固的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。所謂最畸變是指在生長的過程中,常常會(huì)由于晶體外界的一些原因,而使得晶體存在空位、錯(cuò)位等缺陷或形成鏡嵌構(gòu)造等畸變,其結(jié)果使同一晶體的各個(gè)晶面發(fā)育不等。晶體中這種局部組分的差異會(huì)導(dǎo)致晶體內(nèi)部的應(yīng)力,晶體本身與鑲嵌物質(zhì)脫脹系數(shù)的不同也會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力。這些應(yīng)力使晶體不穩(wěn)定。當(dāng)環(huán)境發(fā)生某些變化時(shí),大晶體便會(huì)碎裂成小晶體。
阻垢劑分子由于吸附在位于晶體活性生長點(diǎn)的晶格點(diǎn)陣上,使晶體不能按照晶格排列正常生長,使晶體發(fā)生畸變,使晶體的內(nèi)部應(yīng)力增大導(dǎo)致晶體破裂,從而防止微晶沉積成垢,達(dá)到阻垢目的。
3.吸附與分散作用
阻垢分散劑屬于陰離子有機(jī)化合物,可因物理化學(xué)吸附作用而吸附于膠體顆粒及微晶粒子上,在顆粒表面形成新的雙電層,改變顆粒表面原來的電荷狀況。于是,因同性電荷相排斥而使它們穩(wěn)定地分散在水體中。
阻垢劑分類
阻垢劑可按照多種方法進(jìn)行分類
根據(jù)使用效能,阻垢劑可分為普通阻垢劑和高效阻垢劑。
普通陽垢劑用于濃縮倍率低一些的應(yīng)用合,而高效陽垢劑則用于濃縮倍率高的應(yīng)用場(chǎng)合,比如RO/NF系統(tǒng),濃縮倍率常常達(dá)到4倍甚至更高,濃縮后的水極不穩(wěn)定,有很強(qiáng)的結(jié)壇傾向。因此,膜系統(tǒng)一般推薦使用高效阻垢劑,在膜系統(tǒng)中使用普通阻垢劑經(jīng)實(shí)踐證明很不安全
高效阻垢劑根據(jù)pH值的不同,又可分為酸性和堿性阻垢劑。
無論是酸性還是堿性,其阻垢效率的高低,取決于阻垢劑本體對(duì)水中結(jié)垢離子有效的教合增溶作用、晶格變作用以及吸附與分散作用。阻垢劑溶液呈酸性或減性,是本體在水溶液中以有機(jī)酸或其納鹽形式表現(xiàn)的結(jié)果。它的酸堿性并不決定其陽垢性能的好壞。至于堿性阻垢劑能改變給水的pH值,將給水的LSI值提高,造成CaCO3結(jié)垢的說法,有夸大之虞。這是因?yàn)镽O系統(tǒng)的投加量非常小,一般控制值為2-3mg/L (以標(biāo)準(zhǔn)液計(jì)),而水中含有大量HCO3-物質(zhì),實(shí)屬典型的緩沖溶液,如此小的劑量不可能明顯改變?cè)膒H值,不足為慮。而某些堿性阻垢劑成分更穩(wěn)定,阻垢性能更好。
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