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湖南沁森高科新材料有限公司

高端反滲透膜和納濾膜產(chǎn)品制造及服務(wù)商

納濾膜在優(yōu)質(zhì)飲用水生產(chǎn)中的應(yīng)用及分析[廠家爆料]

文章出處:   責(zé)任編輯:   發(fā)布時間:2018-10-15 12:10:30    點(diǎn)擊數(shù):-   【

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,生活水平的提高和伴隨而來的環(huán)境污染的加劇,促使了人們對飲用水問題的關(guān)注。優(yōu)質(zhì)飲用水在去除原水中對人體健康有害物質(zhì)的同時,適量保留了其中對人體健康有益的礦物質(zhì)。與常規(guī)水處理技術(shù)相比,納濾膜過濾技術(shù)具有少投甚至不投加化學(xué)藥劑、占地面積小、操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)自動化等特點(diǎn),具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。

納濾膜的孔徑界于反滲透膜和超濾膜之間,近年來在我國水處理中的應(yīng)用剛剛開始,現(xiàn)以上海等多個城市的自來水或地下水為對象,根據(jù)納濾膜在優(yōu)質(zhì)飲用水生產(chǎn)現(xiàn)場的運(yùn)行數(shù)據(jù),研究了納濾膜對水中礦物質(zhì)和溶解性有機(jī)污染物的總體去除效果以及對總硬度及Ca2+、Mg2+、NH4+等陽離子和HCO3-、CO32-、Cl-、F-、SO42-等陰離子的去除效果和規(guī)律。

1 工藝流程、材料及方法

1.1 工藝流程與材料

研究采取的水處理工藝流程如下:
原水→預(yù)處理系統(tǒng)→精濾(1 μm或5 μm)→納濾膜組件→殺菌系統(tǒng)→優(yōu)質(zhì)飲用水
預(yù)處理系統(tǒng)通過活性炭過濾器等裝置,主要去除原水中的有機(jī)污染物、余氯、鐵、錳、濁度等。1 μm或5 μm的精濾可有效降低膜前水的濁度,去除細(xì)小顆粒或懸浮物。
納濾膜采用美國HYDRANAUTICS公司ESNA1—4040膜或DESAL HL4040F膜,材質(zhì)均為聚酰銨,設(shè)計膜組件的水回收率為50%。由于各地原水水質(zhì)的差異,納濾膜實(shí)際運(yùn)行壓力在0.5~0.9 MPa之間不等。
1.2 測試方法
氯化物采用硝酸銀滴定法測定;總硬度采用EDTA滴定法測定;氟化物采用離子選擇電極法測定;氨氮采用納氏試劑分光光度法測定;化學(xué)耗氧量采用酸性高錳酸鉀滴定法測定;總堿度采用酸堿滴定法測定。

2 結(jié)果和討論

2.1 納濾膜對礦物質(zhì)的去除效果

飲用水中的礦物質(zhì)是人體健康所必需的,但要適量。飲用水中過高的礦物質(zhì)亦會產(chǎn)生副作用,如長期飲用高硬度的水易得結(jié)石病。同時,過高的礦物質(zhì)和硬度亦會影響水的口感。礦物質(zhì)含量過高,喝起來會感到膩,過少則清淡無味。日本飲用水標(biāo)準(zhǔn)提出的舒適水質(zhì)項目中TDS為30~200 mg/L。對礦物質(zhì)含量較高的原水,如選用納濾膜作為核心膜過濾元件,便可有效降低原水的礦物質(zhì)含量。礦物質(zhì)總體含量以電導(dǎo)率或總?cè)芙庑怨腆w表示。
實(shí)踐表明,納濾膜對不同地區(qū)水中礦物質(zhì)總量均有相當(dāng)?shù)娜コ饔?,但去除?用電導(dǎo)率和總?cè)芙庑怨腆w表示)波動較大,絕大多數(shù)情況下的去除率集中在50%~70%之間,如表1所示。研究中也發(fā)現(xiàn)少數(shù)情況下的去除率高達(dá)90%左右,這反映出影響納濾膜去除無機(jī)離子的因素較多,如離子在水溶液中的有效半徑、水中一價及多價離子的濃度比例、相互影響、當(dāng)時采用的納濾膜元件本身參數(shù)(孔徑大小、膜表面荷電性及進(jìn)水壓力)等均可能對離子的去除率產(chǎn)生影響。

表1 納濾膜對水中礦物質(zhì)的去除效果

優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)量(t/h)

電導(dǎo)率(μs/cm)

總?cè)芙庑怨腆w(mg/L)

原水

優(yōu)質(zhì)水

去除率(%)

原水

優(yōu)質(zhì)水

去除率(%)

1

249

100.4

59.6

125

50.2

59.8

1

680

370

45.6

338

185

45.3

1

692

361

48.0

346

180

47.9

1

683

362

46.9

342

181

47.0

1

536

306

42.9

268

153

42.9

0.5

684

336

50.8

335

168

49.8

1

1002

572

42.9

500

286

42.8

1

820

402

50.9

410

201

51.0

1

116

41.2

64.5

58

20.6

64.5

1.5

286

101

64.6

143

50

65.0

1

348

1.4

70.1

174

52

70.1

1

415

134

67.7

208

67.0

67.8

隨原水電導(dǎo)率的增加,離子去除率總體呈降低趨勢,如圖1所示。


Rautenbach R認(rèn)為[1],截留率與濃度的這種相關(guān)性與道南平衡和遷移離子的屏蔽作用有關(guān)。進(jìn)料溶液中的離子濃度越高,其在膜微孔中的濃度也越高,因此最終在滲透物中的濃度也越高。同時,對負(fù)電荷的納濾膜孔壁,正離子被富集在孔壁附近,使得孔內(nèi)負(fù)的固定離子受到這種富集分布的屏蔽。這樣,隨著進(jìn)料濃度的增加,電荷屏蔽作用增強(qiáng),更多的陰離子可能從膜中透過,導(dǎo)致膜的截留率下降。
2.2 納濾膜對總硬度及陽離子的去除效果
納濾膜對水中總硬度及鈣離子、鎂離子、銨離子的去除效果見表2。

表2 納濾膜對水中總硬度及鈣、鎂、銨離子的去除效果

優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)量(t/h)

總硬度(CaCO3 mg/L)

鈣離子(mg/L)

鎂離子(mg/L)

銨離子(以氮計,mg/L)

原水

去除率(%)

原水

去除率(%)

原水

去除率(%)

預(yù)處理出水

去除率(%)

1.5

69.6

71.4

19.5

69.0

5.0

77.8

0.42

26.2

0.5

190.2

63.5

43.9

64.9

19.6

61.7

0.82

51.2

1

217.4

61.2

59.3

60.7

15.0

57.5

0.44

70.9

1

148.0

94.9

41.3

95.4

10.9

93.8

0.26

80.7

1

208.0

54.0

54.8

49.3

17.3

63.0

0.60

26.6

1

172.4

81.6

54.0

81.9

9.1

80.2

0.37

51.4

1

202.4

80.5

46.5

80.6

21.8

81.2

1.92

42.7

1

144.3

58.5

39.8

56.5

10.5

60.9

1.88

50.0

 納濾膜對總硬度的去除率比其對陽離子的去除率波動更大,從54%~95%不等。對同一組水樣,納濾膜對總硬度、鈣離子、鎂離子的去除率基本相同,且明顯大于其對銨離子的去除率。研究還發(fā)現(xiàn),同樣條件下,納濾膜對總硬度的去除率大于其對陽離子的去除率,這可能源于納濾膜對二價離子(Ca2+、Mg2+)的去除率大于對一價離子(如銨離子)的去除率。
2.3 納濾膜對總堿度及陰離子的去除效果
納濾膜對總堿度、氯化物、氟化物、硫酸根等陰離子的去除效果見表3。

表3 納濾膜對水中陰離子的去除效果

優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)量(t/h)

總堿度(CaCO3 mg/L)

氯化物(mg/L)

氟化物(mg/L)

硫酸根(mg/L)

原水

去除率(%)

原水

去除率(%)

原水

去除率(%)

原水

去除率(%)

2.5

33.52

38.3

6.1

13.3

0.92

47.8

7.36

66.4

2

11.89

45.0

6.25

30.0

0.46

65.0

8.20

72.0

1.5

36.86

38.7

18.8

30.0

0.52

35.0

5.66

100

0.5

162.9

51.0

58.4

42.1



22.5

100

1

81.3

50.0

66.3

32.0

0.54

63.0

6.39

63.2

1

126.2

40.2

12.8

38.3

0.62

42.0

5.39

80.0

1.5

22.5

60.0

39.0

56.9

0.42

47.6

6.5

80.0

1

83.4

51.3



0.68

55.9

74.2

100

1

61.3

51.0

51.6

40.3

0.5

44.0

82.9

96.9

 納濾膜對上述陰離子有較好的去除率,但去除率與進(jìn)水中相應(yīng)離子的濃度大小之間并無嚴(yán)格的規(guī)律,去除率穩(wěn)定性較差。在一定的pH值條件下,總堿度實(shí)際上代表了HCO-3和CO2-3的總量??傮w上看來,納濾膜對硫酸根的去除率要高于對總堿度、氯化物、氟化物的去除率,表明納濾膜對高價陰離子的去除率大于其對一價陰離子的去除率。這一點(diǎn)與納濾膜對一價陽離子和高價陽離子的去除規(guī)律是一致的。
2.4  納濾膜對有機(jī)物的去除效果
以CODMn和254nm處的紫外吸光度(A254)的去除率來反映納濾膜對水中有機(jī)污染物的總體去除效果,結(jié)果見表4。

表4 納濾膜對有機(jī)污染物的總體去除效果

優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)量(t/h)

CODMn(mg/L)

A254

預(yù)處理系統(tǒng)出水

去除率(%)

預(yù)處理系統(tǒng)出水

去除率(%)

2.5

1.16

25.9

0.126

54.0

1

0.90

50.0

0.082

43.9

0.5

1.42

64.8

0.086

70.9

1.5

1.06

40.6

0.029

13.8

1.5

1.12

37.5

0.103

26.2

1

0.74

27.0

0.058

19.0

1

1.13

37.2

0.055

47.3

1.5

0.96

52.1

0.076

67.1

納濾膜對預(yù)處理系統(tǒng)出水中的有機(jī)污染物有更進(jìn)一步的、相當(dāng)?shù)娜コ饔?,但CODMn的去除率和A254的去除率都反映出納濾膜在不同條件下、對不同原水中有機(jī)物的總體去效果不等,這可能與水中有機(jī)污染物的種類、電性作用、憎水性或親水性及有機(jī)物分子質(zhì)量的大小不同有關(guān)。也可能與膜本身的性質(zhì)如荷電性等有關(guān),如中性有機(jī)物,其電性作用的影響減弱甚至消失,此時主要表現(xiàn)為物理截留和篩分作用。P Eriksson的研究發(fā)現(xiàn)[2],納濾膜對分子質(zhì)量<150的非電離有機(jī)物的去除率低,而對分子質(zhì)量>300的有機(jī)物去除率高。

納濾膜操作壓力低,對預(yù)處理的要求相對于反滲透膜簡單,可對原水部分脫鹽和軟化,可進(jìn)一步去除有機(jī)污染物等對人體健康有害的物質(zhì),出水口感好,是一種適合于在優(yōu)質(zhì)飲用水生產(chǎn)中采用的膜過濾技術(shù)。
       ②不同原水條件下納濾膜對水中礦物質(zhì)總量、總硬度的去除率波動較大。同樣條件下,納濾膜對總硬度的去除率大于其對陽離子的去除率。隨原水電導(dǎo)率的增加,其去除率總體呈降低趨勢。
        ③納濾膜對高價離子(如鈣離子、鎂離子、硫酸根)的去除率大于其對一價離子(如銨離子、總堿度、氯化物、氟化物)的去除率。
       ④納濾膜對單個離子及有機(jī)污染物總量的去除率高低與進(jìn)水中相應(yīng)離子濃度大小或有機(jī)物總體含量大小之間并無嚴(yán)格的規(guī)律,去除率穩(wěn)定性較差。

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