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 / 來源:山藝環保
簡單來說,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藥劑。大多數阻垢劑是一些專用有機合成聚合物(比如聚丙烯酸、羧酸、聚馬來酸、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進水和濃水中鹽結晶的生長,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:礦物質結垢,金屬氧化物和氫氧化物(鐵、錳和鋁),聚合硅酸,膠體物質(指那些無定型懸浮顆粒,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入RO元件之前得到充分混合。大多數系統的加藥點設在RO進水保安過濾器之前,通過在過濾器中的緩沖時間及RO高壓泵的攪拌作用來促進混合。如果系統采用加酸調節pH,推薦加酸點要在上游足夠遠的地方,在到達阻垢劑/分散劑注入點之前已經完全混合均勻。
阻垢劑/分散劑的加藥泵要調到較高的運行頻率,建議的頻率是最少5秒鐘一次。阻垢劑/分散劑的典型添加量為2-6ppm??梢愿鶕F場實際情況,對藥劑進行稀釋。稀釋了的阻垢劑/分散劑在儲槽中會被生物污染,所以稀釋液的保留時間應在7-10天左右。正常情況下,未經稀釋的阻垢劑/分散劑不會受到生物污染。
阻垢原理
無機垢的形成過程可分為下面3個步驟:
1、形成過飽和溶液;
2、生成晶核;
3、晶核成長,形成晶體;
這3個步驟中有一個遭到破壞,結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或幾個,以達到阻垢目的。阻垢劑千擾晶體生長的機理有如下幾種說法
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+等高價金屬離子絡合成穩定的水溶性整合物,使水中游離態鈣、鎂離子的濃度相應降低,這樣就好像使CaCO3等物質的溶解度增大了,本來會析出溶液的CaC03等物質實際上沒有形成沉淀
所謂聞限效應陽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計量關系,當陽垢劑的量增至過大時,其穩定阻垢作用并無明顯改進。
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)根據特定的晶格方式進行十分有規則的排列,從而形成外形規則、熔點固定、致密堅固的物質結構。所謂最畸變是指在最體生長的過程中,常常會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晶面發育不等。晶體中這種局部組分的差異會導致晶體內部的應力,晶體本身與鑲嵌物質脫脹系數的不同也會導致應力。這些應力使晶體不穩定。當環境發生某些變化時,大晶體便會碎裂成小晶體。
阻垢劑分子由于吸附在位于晶體活性生長點的晶格點陣上,使晶體不能按照晶格排列正常生長,使晶體發生畸變,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定地分散在水體中。
阻垢劑分類
阻垢劑可按照多種方法進行分類
根據使用效能,阻垢劑可分為普通阻垢劑和高效阻垢劑。
普通陽垢劑用于濃縮倍率低一些的應用合,而高效陽垢劑則用于濃縮倍率高的應用場合,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實踐證明很不安全
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,實屬典型的緩沖溶液,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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