膜法海水淡化阻垢劑的性能及應用研究

時間：2007-03-02 來源：大連理工大學 作者： 李海燕

摘 要:發展海水淡化技術是解決水資源短缺的重要途徑。反滲透海水淡化技術由于設備投資省、能量消耗低、建設周期短等諸多優點，近10年來發展速度很快，今后將成為海水淡化的主導技術。目前，膜垢污染是反滲透海水淡化中遇到的一個主要問題。在反滲透海水淡化過程中，由于膜的濃縮作用，濃水中的鈣、鎂等離子濃度大大增加，從而使難溶鹽的離子積大于其溶度積，在反滲透膜表面形成膜垢，影響整個反滲透裝置的正常運行，縮短了反滲透膜的使用壽命。

    首先本文針對大連地區打井取水膜法海水淡化中海水水質和膜垢的特點，在實驗室制備了一種環境友好的，易生物降解的阻垢劑PAP-1。采用靜態阻垢的實驗方法評價了PAP-1對Ca2+和Mg2+結垢的抑制能力，在實驗水質條件下，當PH在3.00和9.00之間時適合的PAP-1加藥量為3-5mg/L;PH為3.00時,3mg/L PAP-1阻垢劑可使阻垢率達到100%;PH為9.00時,9mg/L PAP-1阻垢劑對鈣垢的阻垢率為97.24%,對鎂垢的阻垢率達到98.63%。藻類毒性實驗結果表明藻類的生長不受PAP-1的限制；生物降解性評價得出PAP-1是易生物降解的，第8d其生物降解率達到38.25%，第20d時達到58.3%。

    在靜態阻垢實驗的基礎上，本文通過現場實驗進一步研究了阻垢劑PAP-1的性能，以成垢離子在膜元件上的結垢速率作為阻垢性能的評價指標，與目前市場上使用較多的進口阻垢劑，PAP-1具有更好的抑制鈣和鎂離子結垢的能力，連續六個月隨機取樣分析結果得出使用PAP-1的2#RO系統中鎂的平均結垢速率為5.562g/h,略低于1#RO系統5.849g/h。兩套系統中產水電導率在整個實驗期間幾乎不變，膜的脫鹽率始終在99.5%以上,進水壓力保持51bar不變,產水流量始終處于22~23m3/h之間，說明PAP-1具有較好的穩定性；并且在價格上PAP-1具有更大的優勢，有很強的市場競爭力和廣泛的應用前景。

    同時本文采用電子掃描電鏡、X射線衍射等手段對加入阻垢劑PAP-1前后CaCO3晶體的變化情況進行了研究，結果表明PAP-1在阻垢過程中不僅存在著宏觀的晶貌改變和微觀的晶格畸變，還存在著晶型轉變問題。

    最后西文在VB平臺基礎上，根據阻垢劑的性能、反滲透系統的運行參數以及現場水質分析數據開發了加藥計算軟件和結垢速率計算軟件，為阻垢劑投加、阻垢劑的性能評價以及膜的清洗工作提供指導。通過對上述內容的系統研究，本文在膜法海水淡化阻垢劑研究方面建立了一個完善的體系。

關鍵詞：反滲透；膜垢；阻垢劑；結垢速率；加藥計算軟件

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