反滲透為什么要加阻垢劑?
2023/10/12 10:10:28 / 作者:水處理設備公司 / 來(lái)源:山藝環(huán)保
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),反滲透設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,降低設備的結垢風(fēng)險,提高系統回收率的極限。
阻垢劑是一系列用于阻止結晶礦物鹽的沉淀和結垢形成的化學(xué)藥劑。大多數阻垢劑是一些專(zhuān)用有機合成聚合物(比如聚丙烯酸、羧酸、聚馬來(lái)酸、有機金屬磷酸鹽、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)水和濃水中鹽結晶的生長(cháng),因而可以容許難溶鹽在濃水中超過(guò)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(lái)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(wú)定型懸浮顆粒,可能含有土、鐵、鋁、硅、硫和有機物),生物性污染物
阻垢劑/分散劑注入系統的設計應該保證在進(jìn)入RO元件之前得到充分混合。大多數系統的加藥點(diǎn)設在RO進(jìn)水保安過(guò)濾器之前,通過(guò)在過(guò)濾器中的緩沖時(shí)間及RO高壓泵的攪拌作用來(lái)促進(jìn)混合。如果系統采用加酸調節pH,推薦加酸點(diǎn)要在上游足夠遠的地方,在到達阻垢劑/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到較高的運行頻率,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F場(chǎng)實(shí)際情況,對藥劑進(jìn)行稀釋。稀釋了的阻垢劑/分散劑在儲槽中會(huì )被生物污染,所以稀釋液的保留時(shí)間應在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(wú)機垢的形成過(guò)程可分為下面3個(gè)步驟:
1、形成過(guò)飽和溶液;
2、生成晶核;
3、晶核成長(cháng),形成晶體;
這3個(gè)步驟中有一個(gè)遭到破壞,結垢過(guò)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),以達到阻垢目的。阻垢劑千擾晶體生長(cháng)的機理有如下幾種說(shuō)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 )合成穩定的水溶性整合物,使水中游離態(tài)鈣、鎂離子的濃度相應降低,這樣就好像使CaCO3等物質(zhì)的溶解度增大了,本來(lái)會(huì )析出溶液的CaC03等物質(zhì)實(shí)際上沒(méi)有形成沉淀
所謂聞限效應陽(yáng)垢是指只需向溶液中加入少量的阻垢劑,就能穩定溶液中大量的結垢離子,它們之間不存在嚴格的化學(xué)計量關(guān)系,當陽(yáng)垢劑的量增至過(guò)大時(shí),其穩定阻垢作用并無(wú)明顯改進(jìn)。
2.晶格畸變作用
晶體正常形成的過(guò)程是微粒子(離子、原子或分子)根據特定的晶格方式進(jìn)行十分有規則的排列,從而形成外形規則、熔點(diǎn)固定、致密堅固的物質(zhì)結構。所謂最畸變是指在生長(cháng)的過(guò)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、錯位等缺陷或形成鏡嵌構造等畸變,其結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 )導致晶體內部的應力,晶體本身與鑲嵌物質(zhì)脫脹系數的不同也會(huì )導致應力。這些應力使晶體不穩定。當環(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(cháng)點(diǎn)的晶格點(diǎn)陣上,使晶體不能按照晶格排列正常生長(cháng),使晶體發(fā)生畸變,使晶體的內部應力增大導致晶體破裂,從而防止微晶沉積成垢,達到阻垢目的。
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(lái)的電荷狀況。于是,因同性電荷相排斥而使它們穩定地分散在水體中。
阻垢劑分類(lèi)
阻垢劑可按照多種方法進(jìn)行分類(lèi)
根據使用效能,阻垢劑可分為普通阻垢劑和高效阻垢劑。
普通陽(yáng)垢劑用于濃縮倍率低一些的應用合,而高效陽(yáng)垢劑則用于濃縮倍率高的應用場(chǎng)合,比如RO/NF系統,濃縮倍率常常達到4倍甚至更高,濃縮后的水極不穩定,有很強的結壇傾向。因此,膜系統一般推薦使用高效阻垢劑,在膜系統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pH值的不同,又可分為酸性和堿性阻垢劑。
無(wú)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水中結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酸或其納鹽形式表現的結果。它的酸堿性并不決定其陽(yáng)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結垢的說(shuō)法,有夸大之虞。這是因為RO系統的投加量非常小,一般控制值為2-3mg/L (以標準液計),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原水的pH值,不足為慮。而某些堿性阻垢劑成分更穩定,阻垢性能更好。
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