純水設(shè)備中pH值如何影響反滲透膜的脫鹽率
【無錫水處理設(shè)備http://www.54xf.com.cn】膜材料的化學(xué)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)影響
聚酰胺膜的組成與特性:
反滲透膜多數(shù)采用聚酰胺復(fù)合膜。這種膜的活性層是一層非常薄的聚酰胺膜,具有高度交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。低pH對膜的影響(酸性腐蝕):
當(dāng)pH低于4時(shí),水中的高濃度H?離子能夠與聚酰胺中的酰胺鍵發(fā)生水解反應(yīng),破壞膜的交聯(lián)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致膜表面變得粗糙、孔徑增大,從而使脫鹽能力下降。膜的機(jī)械強(qiáng)度和選擇性層被破壞,導(dǎo)致鹽分漏失。高pH對膜的影響(堿性腐蝕):
當(dāng)pH高于10時(shí),強(qiáng)堿性環(huán)境會引起聚酰胺膜的胺基和酰胺鍵被羥基離子攻擊,膜結(jié)構(gòu)解鏈,膜表面可能發(fā)生水解反應(yīng),膜的選擇性層破壞使脫鹽性能惡化,同時(shí)膜孔徑增加,通量反而可能升高,但伴隨鹽分通透增加。中性pH的優(yōu)勢:
pH在6.5至8之間,膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定,沒有強(qiáng)酸強(qiáng)堿的侵蝕,聚酰胺層保持完整,脫鹽性能最佳。
膜表面電荷及其與離子分離的關(guān)系
膜表面的電荷特性:
聚酰胺膜表面帶負(fù)電荷,這有助于通過電荷排斥機(jī)制,阻擋帶負(fù)電的陰離子進(jìn)入。pH對膜表面電荷的調(diào)控:酸性條件下,膜表面部分負(fù)電荷被中和,甚至可出現(xiàn)正電荷,這削弱了膜對陰離子的排斥作用,導(dǎo)致陰離子穿透率增加,脫鹽率降低。堿性條件下,膜表面負(fù)電荷增強(qiáng),理論上對陰離子的排斥加強(qiáng)。但過強(qiáng)的堿性同時(shí)使膜結(jié)構(gòu)受損,從而反而降低實(shí)際脫鹽性能。電荷屏蔽效應(yīng):
在不同pH下,溶液中離子的濃度和種類變化,會影響膜表面電荷的屏蔽程度,間接影響離子透過。
水中碳酸鹽系統(tǒng)及pH影響
碳酸系統(tǒng)組成:
水中的無機(jī)碳主要以三種形式存在,且分布受pH影響:CO?(溶解態(tài)二氧化碳)H?CO? / HCO??(碳酸氫根)CO?2?(碳酸根)pH對碳酸物種的分布影響:pH < 6.3,主要為溶解的CO?和碳酸(H?CO?)。CO?分子不帶電,容易透過膜,降低整體脫鹽率。pH約在6.3-10之間,HCO??為主。HCO??帶負(fù)電,易被帶負(fù)電的膜排斥,脫鹽率較高。pH > 10,CO?2?占主導(dǎo),膜對二價(jià)陰離子的排斥更強(qiáng),但膜受堿腐蝕嚴(yán)重,脫鹽性能下降。實(shí)際操作中,保持pH在7.5-8可以保證水中碳酸物種主要以HCO??存在,既方便脫鹽,又保護(hù)膜不被腐蝕。
實(shí)際工藝中的pH調(diào)節(jié)和運(yùn)行建議
進(jìn)水預(yù)處理的pH調(diào)整:
反滲透系統(tǒng)通常會調(diào)整進(jìn)水pH,避免水過酸或過堿,保護(hù)膜同時(shí)優(yōu)化脫鹽效果。pH與膜通量的關(guān)聯(lián):
在穩(wěn)定pH范圍內(nèi),膜通量(單位時(shí)間內(nèi)通過的水量)與脫鹽率保持平衡。極端pH可能暫時(shí)增加通量(膜孔徑擴(kuò)大),但脫鹽率明顯下降。清洗和維護(hù)中pH的考量:
清洗膜時(shí)使用的清洗液pH必須控制在膜耐受范圍內(nèi),過酸或過堿清洗液可能損傷膜結(jié)構(gòu),影響長期性能。
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