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反渗透膜的化学清洗十五问(二)
2019-10-24 15:29:51 来源:北京盛大维新公众号多数情况下采用就地化学清洗。离线清洗只是迫不得已的补充手段。RO系统污堵严重到进水通道堵塞 90-100%时,有时可能需要采用离线化学清洗。对于化学清洗容易遇到的一些关键问题,SUEZ膜专家总结了十五条问答。
第六问:常有客户问:化学清洗是先酸洗好,还是先碱洗好?
答:这个问题并没有固定的答案。有的时候先酸洗好,有的时候先碱洗好。这需要客户根据实际情况作出判断。一般判断原则如下:
如果既需要酸洗,又需要碱洗,那么污染物一定不是单一成分,而是复杂成分,这时需要酸洗的物质和需要碱洗的物质往往互相层层包裹。如果污染物*外层为诸如金属氧化物、絮凝剂残余、粘土、垢类等无机物,则可能先酸洗有效;反之如果污染物*外层为诸如微生物、代谢产物、藻类等有机物,则可能先碱洗有效。 总之一个原则:清洗药品只要与污染物对症,清洗一定有效。否则,很难有效。 第七问:化学清洗常用的酸有哪些?常用的碱有哪些?其他常用药剂有哪些? 答:化学清洗常用的酸性清洗剂有盐酸、柠檬酸。硫酸、磷酸有时也可以使用,但有一些特殊考虑需注意,一般不推荐。另外氧化性的硝酸不能采用。 盐酸酸性强,电离快,反应快,没有副反应,因此比较安全,只是使用过程中可能需要一次或多次补加药量,以维持酸度。除盐水配制盐酸时,一般需要0.05-0.2%,以满足pH不低于2.0为宜,与配制水源的缓冲性有关。特别提醒:接触清洗液的管道或者水泵材质如果有SS304不锈钢,不能使用 HCl 清洗。柠檬酸酸性弱,属弱酸,电离和反应均慢一些,可以配制较高的浓度(0.5-2.0%),pH不易低于2.0,因此实际操作中补药的情况不多。有一点要注意,系统铁污堵明显的情况下,柠檬酸的清洗温度不宜过低,柠檬酸浓度不宜过高(>0.5%),否则有生成柠檬酸铁沉淀的可能性。使用硫酸和磷酸主要是要注意防止硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡、磷酸钙垢的生成。 化学清洗常用的碱性清洗剂主要是氢氧化钠、EDTA四钠盐。氢氧化钠的除盐水配制浓度一般为0.05-0.2%,以满足pH不高于11.5为宜,与配制水源 的缓冲性有关。EDTA的配制浓度可以为0.1-1.0%,以控制pH不高于11.5为宜。 其他常用药剂有亚硫酸氢钠、十二烷基磺酸钠等。亚硫酸氢钠特别适合于清洗铁氧化物、锰氧化物等氧化性的污染物,配制浓度一般0.1-1.0%,必要时中途补加药量。十二烷基磺酸钠主要用于去除有机物、粘泥、微生物膜、以及导致膜面亲水性下降的污染物,考虑到起泡问题,一般配制浓度很低0.005-0.02%,而且清洗温度不宜太低。 第八问:怎样合理选择清洗方案的各项参数? 答:总的来说,应坚持大流量、低压力、低压差的原则。在大流量循环的情况下,单支压力容器(PV = PressureVessel)的压力、压差和流量建议如下: 元件尺寸
清洗压力*,Bar
流量范围,m3/h
压差**,Bar
4寸
0.5-4.0
1.8-2.3
PV<3.5,元件<0.7
8寸
0.5-4.0
6.0-9.0
PV<3.5,元件<0.7
*注:清洗压力的大小取决于每个压力容器内元件的数量。
**注:压差要保证每个压力容器PV小于3.5Bar,同时要保证容器内每支膜的压差不超过0.7Bar。
清洗温度*高不要超过50ºC。客户特别需要清楚的是:温度越高,则清 洗时间应越短,药品浓度应越低,pH耐受范围也越窄。清洗温度与清洗时间、药品浓度、*高和*低 pH紧密相关。因此,为安全起见,没有特别需要的话,一般建议清洗温度25-30ºC 为宜。
清洗时间则从数十分钟到数十个小时不等,取决于反应的快慢,基本思路是要保证清洗进行彻底,但也不要过洗。一般 3.0 小时以内、30ºC以内且 pH 不超标的清洗属于标准清洗,对膜的性能影响较小;超过 3.0小时以上、超过30ºC的清洗就属于严厉清洗,对膜性能影响变得显著,因此用户需要小心应对。碳酸钙垢一般酸洗 1-2个小时就够了;不严重的微生物滋长则需要2-3小时碱洗;二氧化硅垢就可能需要36-48小时严厉清洗,并且脱盐率会有大幅下滑;复杂的硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐垢可能需要反复多次清洗才有效果,耗时数十小时,性能下降显著。
第九问:分段清洗和整体清洗有什么不同? 答:分段清洗是将 RO的一段、二段分开进行清洗的过程。由于循环回路分 开了,所以容易控制每段的流量,从而保证每个压力容器所需的大流量,而且容易分别任意控制一段、二段的清洗时间,避免过洗发生;不足是耗时较长。整体清洗就是把一段、二段串联起来一起循环清洗,比较省时间;不足是:在保证第二段足够循环流量的情况下,*段的循环流量可能略显不足,而且一、二段的清洗时间始终相同,不能分别控制,有造成过洗的潜在机会。 实践上,到底怎么选择分段清洗和整体清洗,取决于污染物的类型和形态。如果污染物只是需要清洗剂通过化学反应除掉(比如:纯粹的碳酸垢),溶解产物完全进入清洗溶液中,而且很容易带出PV内部,那么整体清洗就很合适;如果污染物只是部分与清洗剂反应而溶解,那么不溶解部分可能需要通过增大循环流速(比如:难溶胶体和微生物的复合污堵、PAM等高分子污堵、胶体硅的污堵、难溶垢和易溶垢的复合污堵等),以增强冲刷效果才能带出PV内部,或者说污染物不容易全部从PV内部带出来,那么分段清洗更为合理,可以显著节省清洗时间。 其他适用原则:系统需要严厉清洗时,一般采用分段清洗为宜。干净水源,污染成分单一,可考虑整体清洗;污染水源或者复杂水源,建议考虑分段清洗。
第十问:化学清洗应采用什么溶液?浓药配制方式?向清洗液中加入浓药品的方式选择? 答:RO系统合适的清洗溶液*佳的是新鲜制造的除盐水(pH呈中性),其次 是RO产水(pH呈弱酸性)或者放置一段时间并接触空气的除盐水(因吸收 二氧化碳而pH显弱酸性)。 含氯的自来水、超滤产水或者结垢性偏强的井水均不能用作 RO系统的 清洗液。 固体药品的配制方式,宜采用搅拌器,且应考虑相关放热或者吸热的问题。比如:用固体 NaOH配制浓溶液,应该逐渐将固体碱一点一点往配制液中加入,同时不断搅拌,且注意控制发热温度不宜过高,注意相关塑料部件是否有发热变形等问题;柠檬酸配置的过程会大量吸热,因此配药箱不宜置于低温环境下,这样会导致搅拌时间延长,等等。 液体药品有的可直接使用,有的可能需要适当稀释。请调试时,根据需要和方便作相应的安排。
向清洗液中加入浓药品大体可采用两种方式:一是将浓药品直接加入清洗箱中,混合均匀后,送入膜系统;二是启动清洗泵,通过清洗管道,一边循环清洗液,一边在线加入化学药品。
下面是几点现场应用经验:弱酸性的水源作为清洗液,加入碱性药品时可能导致碱性药品的效率下降;含强酸的RO产水(多种污水回用时真实碰 到过)不合适配置 NaHSO3、Na2CO3 等浓药剂,因为强酸会导致其有效成分下降,甚至失效。
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