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RO膜的特性与应用一、RO膜的脱盐特性1、脱盐率与压力正相关，工作压力越高、脱盐率越高，净水TDS越低；2、脱盐率与浓水比例正相关，在一定工作压力下，浓水比例越高，脱盐率越高，净水TDS越低；3、脱盐率与原水TDS负相关，原水TDS越高，脱盐率越高，净水TDS越高；4、脱盐率与净水侧的背压负相关，背压越高，脱盐率越低，净水TDS越高；5、脱盐率在pH为6-8时最高，原水过高或过低的pH值都会影响脱盐率。6、脱盐率与温度负相关，温度越高，脱盐率越低，净水TDS越高。脱盐率与净水TDS的关系：脱盐率=1－净水TDS/原水TDS净水TDS＝原水TDS*（1-脱盐率)脱盐率不是稳定不变的，是与工作压力、原水TDS、净水回收率、进水pH值密切相关的。离开了特定条件谈脱盐率，是没有意义的二、RO膜的膜通量特性膜通量是指单位时间内透过RO膜的净水产量，常用单位为GPD（每天加仑）、㎥/d（每天立方米）和L/h（每小时升）。50GPD=0.189㎥/d=7.9L/h1、膜通量与压力正相关，工作压力越高，膜通量越大；2、膜通量与浓水比例正相关，在一定工作压力下，浓水比例越高，膜通量越大；3、膜通量与进水温度正相关，进水温度升高或降低1度，膜通量增加或减少3%左右；4、膜通量与原水TDS负相关，原水TDS越高，膜通量越小；5、膜通量与净水侧的背压负相关，背压越高，膜通量越小；6、膜通量与pH值正相关，pH值越高，膜通量越大，pH值越低，膜通量越小。由于原水TDS、进水温度的不同，同样50G的RO机，净水产量相差会非常大。特别是在高TDS的北方地方，在冬季，50GRO机的产水量可能不到每小时4升三、RO膜的测试条件和技术指标RO膜的主要技术指标是净水流量(GDP，每天加仑数)和脱盐率。由于膜通量、脱盐率与工作压力、原水TDS、温度、回收率(废水比)切相关，因此，RO膜的技术指标是在特定测试条件下的技术指标。也就是说，同样脱盐率和膜通量、不同品牌和类型的1812-50GRO膜，在同样的使用条件下，脱盐率和膜通量是不同的。不是所有50GRO膜，在同样的使用条件下，每小时都能制水7.9升。下面是几种常用50GRO膜的技术指标和测试条件：陶氏FILMTECTW30-1812-50：脱盐率98%（96%），流量50G±20%测试条件：50psi、25℃、250ppm、回收率15%时代沃顿VONTRONULP1812-50：脱盐率97.5%（96%），流量50G±15%测试条件：60psi、25℃、250ppm、回收率15%世韩CSMRE1810-50：脱盐率96%，流量50G测试条件：60psi、25℃、250ppm、、回收率10-20%在上述3种RO膜中，陶氏FILMTECTW30-1812-50的测试压力最低。结合上面讲的RO膜的膜通量特性，在同样的使用条件下，陶氏膜的膜通量、脱盐率最好。陶氏膜的测试条件和技术指标，还说明：在同样的使用条件下，产水量相差50%是正常的(120/80=150%)、净水TDS相差2、3倍也是正常的。我们评价RO膜的好坏，不能单凭几支膜的测试数据，因为由于生产、制造工艺的原因，RO膜的个体性能差异比较大，几支膜不能说明全部问题。一般说来，脱盐率、膜通量差异小的膜，质量更好，还需要大家考虑的一个问题，就是RO膜的标称值严重偏低。有些品牌的RO膜，标称膜通量、脱盐率很好，实际可能相差很大。大家在选择RO膜时，一定不能只看商家的宣传和标称值，要在同样条件下的进行测试比较。要尽可能的多测试几只，以消除个体差异的影响，不能测试了一支膜不错，就认为这个品牌的膜都好三、影响RO膜寿命的指标1、浊度由不溶性物质影响的透明度，即原水的浑浊度。原水浊度越低、RO膜的寿命越长家用RO机采用PP滤芯的原因，就是为了滤除不溶性物质，降低原水的浊度采用低质量的PP棉，不能有效的降低原水浊度，会严重影响RO膜的使用寿命。2、淤泥密度指数(SDI)，也称污染指数是判断原水胶体和颗粒污染程度的方法。SDI越低，即胶体和颗粒污染物越少，RO膜被污染的风险越少、寿命越长。3、溶解性固体总量(TDS）或电导率TDS是测量水中离子浓度的简便方法。TDS越高，RO膜结垢、堵塞的可能性越大。4、余氯（氧化还原电位）常用的反渗透膜材料主要是聚酰胺复合膜，耐氧化性比较差，一般要求进水的余氯浓度不超过0.1ppm在反渗透系统设计中，一般用活性炭、KDF、亚硫酸钙去除余氯，最常用的是活性炭。在小型家用RO机中，由于KDF成本高、易板结，使用效果并不好。我们测试过亚硫酸钙除余氯，结果发现RO净水发涩，不知道是什么原因。如果你准备用亚硫酸钙，一定要测试净水是不是有发涩现象。RO膜对硫化氢、二价铁离子也很敏感，会造成微生物污染和胶体污染。如果原水中二价铁离子含量高，可以采用锰砂去除。RO膜通量下降快，取出来RO膜发现发红，则说明原水中亚铁含量高，需要去除。5、离子成份和硬度水中溶解的一些微溶无机盐，在原水被RO膜浓缩后，可能会达到过饱和状态，超出溶解极限而在RO膜表面结垢，常见的是碳酸钙和硫酸钙。硬度过高的原水，净水回收率不能设计太高。，对于硬度过高的水，常用的方法是软化处理。6、二氧化硅二氧化硅易引起膜污染且极难清除。这在RO机设计中也要加以考虑。四、RO膜的回收率（废水比）由于RO膜的使用寿命易受上述因素的影响，家用RO膜受成本和安装空间的限制，不太可能采用大型工业反渗透设备的工艺对进水进行处理，净水回收缩率（废水比）的就是家用RO机设计要考核的核心问题了所以，像美的、沁园等品牌的RO机，为了保证RO膜的使用寿命，一般把废水比设定为1:3，以适应于千差万别的水源条件。一些小品牌的RO机，不考虑原水条件的不同，一味的降低废水比，结果是RO膜寿命特别短对于以自来水为条件的家用RO机，影响RO膜寿命的主要因素是结垢。一般来讲，原水被浓缩后，会使水中的微溶无机盐处于过饱和状态而析出结垢。但是，析出结垢需要反应过程，并不是一达到过饱和状态就析出结垢。只要能够及时把浓缩水排出，就可以有效防止RO膜的结垢堵塞。所以，传统RO机开机强冲18秒、关机不强冲是不合理的。这是因为开机强冲易于实现，关机强冲不易实现的原因。当然，使用电脑板控制冲洗电磁阀，就不存这种问题。如果采用电脑板控制强冲阀，一定要采用关机强冲的，把浓缩水及时排出，可以有效防止浓缩水在RO膜内析出沉积结垢、延长RO膜的寿命。除止之外，合理的废水比、加快原水在RO膜的流动速度，也是防止RO膜被污染、延长RO膜使用寿命的有效方法。如果废水比太小，原水在RO膜的流动速度太慢，学过液体力学的都知道的，这时候原水在进水通道是层流状态，贴近膜表面的原水会被过度浓缩，胶体非常容易附着在RO膜表面，微溶性无机盐也容易析出结垢，保持原水在一定的流速是必须的！即，废水比例调得太低，是不合理的。加快原水流速的方法，有两种：1、加大废水比例2、减小进水通道的截面积佳尼特有一种侧流膜，采用的就是减小进水通道截面积、加快原水流速的方法防止结垢堵塞、减小了废水比例，提高了净水回收率。浓水回流节水技术，是一种加快进水流速、减少浓缩水排放的一种方法。RO膜浓水口，接两个废水比，一个较大的废水比回流到增压泵的进水管路中，较少的废水比排掉。这样就加快了RO膜的进水流速。这种节水设计实际上是有问题的：1、回流管路不容易冲洗，易结垢堵塞。一旦结垢堵塞，由于直接排放的废水比流量很小，RO膜的进水流速变慢，会很快的结垢报废。2、浓水回流，加大的进水TDS值，影响了净水产量和脱盐率侧流膜在卷制上比较特殊，实现了一种Y型进水通道，前部的两路进水通路在后部合并为一路，保证了在进水在通路后部也能保持较快的流速。这样就能在废水比例较小的条件下，防止了RO膜结垢。五、RO膜的脱盐特性一般规律是，膜通量高的RO膜，盐透过量也高，即脱盐率低。脱除率受下列因素的影响：1.解离度：弱酸，如乳酸，在高pH条件下，解离程度提高，脱除率也高；2.离子价位：离子价位越高，其脱除率越高，二价离子（钙、镁等）比一价离子（钠、钾、氢等）脱除率高，一般1价离子（钠、钾、氢等）脱除率大于95%，2价离子（钙、镁等）脱除率大于99.5%；3.分子量：分子量越大脱除率越高，一般来讲，RO膜可以脱除相对分子量大于100的物质；4.非极性：极性越低脱除率越高；5.水合程度：水合程度高的离子如Cl比水合程度低的如NO3脱除率高；6.分子支链程度：异丙醇比正丙醇脱除率高。下图是陶氏FT30膜溶质典型相对脱除率：测定条件：TDS2,000ppm、1.6MPa、25℃、未标注溶液的pH＝7。从上表可以看出，RO膜不是万能的，不是对所有溶质都有较高的脱除率，对甲醛、甲醇、乙醇（酒精）、尿素的脱除率较低。由于家用膜的工作压力低，实际脱除率比上表要低得多。所以，大家不要用RO膜做过滤啤酒的实验，过滤后还是会有酒味的。六、RO膜的结构下图是陶氏聚酰胺复合膜的结构示例图：聚酰胺复合膜一般是由下列三层构成：1.超薄分离层，聚酰胺材料，约0.2µm厚；2.多孔中间支撑层，聚砜材料，约40µm厚；3.无纺布增强层，聚酯材料，约120µm厚。聚酰胺复合膜的主要结构强度是由无纺布提供的，它具有坚硬、无松散纤维的光滑表面。设有多孔中间支撑结构的原因是：超薄分离层直接复合在无纺布上时，由于表面太不规则，且孔隙太大，在高压下超薄分离层易损坏，因此需要在无纺布上预先涂布一层高透水性的微孔聚砜作为中间支撑层，其孔径约为150埃左右。超薄分离层是反渗透过程中真正具有分离作用的功能层。RO膜的脱盐性能是由超薄分享层实现的。由复合RO膜的结构可知：1、RO膜不能承受压力的急剧变化，压力上升或下降过快，极易造成RO膜的永远性破坏；特别是卷式RO膜，RO膜的进水通道有支撑网，进水支撑网与超薄分离层相接触；剧烈的压力变化，会导致支撑网与超薄分离层发生摩擦，分离层只有0.2µm厚，极易造成永久性的损坏，影响RO膜的脱盐性能。在家用RO机设计中，有一种脉冲（间歇）式强冲技术，隔一段时间就打开冲洗阀强冲一次，非常容易造成RO膜的永久性损坏，是不合理的。2、RO膜是非对称膜，不能承受高背压和反冲洗。有RO机根据超滤膜反冲洗的方法，设计出了RO膜反冲洗方案，是不可行的。第二讲；家用RO机的前置过滤系统在第一讲中，我们知道，影响RO膜寿命的主要因素如下：1、淤泥密度指数（SDI）2、溶解性固定总量（TDS）3、余氯4、离子成份，特别钙、镁离子5、二价铁、二氧化硅等胶体家用RO机一般采用PP+活性炭作为标准的前置处理工艺。PP可以去除大颗粒的铁锈、泥沙、胶体，降低SDI；活性炭可以去除余氯，防止余氯氧化破坏RO膜，同时去除了氯味和其他一些影响口感、RO膜脱除率的小分子气体。对钙、镁离子高的硬水，可以添加使用硅磷晶抑制垢的生成。软化树脂由于再生不方便，在家用RO机中使用的不普遍。上述过滤工艺存在下列问题：1、PP不能彻底滤除细微的铁锈、泥沙、胶体。这些不能滤除的污染物不仅会影响RO膜的使用寿命，还会包裹在活性炭表面，影响活性炭的去除余氯的能力；2、在大型工业设备中，活性炭可以定期冲洗，摩擦洗掉活性炭表面的污染物。家用RO机受成本的限制，没有冲洗机制，不能冲洗去除活性炭表面的污染物，会大大影响活性炭的去氯作用；3、颗粒活性炭在压力作用下相互挤压摩擦，会产生活性炭粉末，如果不能有除去除，也会污染RO膜，影响RO膜的寿命。由于PP、活性炭成本低廉，传统的“PP+颗粒活性炭+PP（或压力活性炭结构）”，在成本上具有非常大的优势，但也存在不能冲洗排污、需要频繁更换的问题。特别是余氯较高的水源，由于活性炭容易被泥沙、胶体包裹，去氯效果不理想，需要后置活性炭进一步除氯。最近，我接了很多电话，向我咨询RO机细菌超标的问题，还有水质发臭的，问题的根源就是后置活性炭。对于后置活性炭，一般的说法是改善口感。实际上，由于活性炭极易滋生细菌，细菌的代谢产生会严重影响水质和口感。说后置活性炭改善口感也是对的，因为前置炭不能彻底去氯，对口感影响较大，需要后置炭进一步去氯。有朋友提出用“PVDF超滤膜