CN102539638A

CN102539638A - 快速筛选反渗透膜清洗剂的方法及膜清洗剂评价测试装置

Info

Publication number: CN102539638A
Application number: CN2012100284841A
Authority: CN
Inventors: 郭春禹; 李江; 郑东晟; 吉春红; 海龙洋; 覃事永; 王晓琴; 赵雪娜; 杨慧敏
Original assignee: BLUE STAR ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: BLUE STAR ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种快速筛选反渗透膜清洗剂的方法及膜清洗剂评价测试装置，通过膜污染物化学成分的分析确定一些可能有效的清洗剂配方，利用反渗透膜清洗剂筛选评价装置进行评价。通过不同配方膜清洗剂清洗效果的对比来进行膜清洗剂的筛选评价，可以方便快捷有效地获得针对性强的污染物清洗剂配方，可将该有效配方用于完整膜元件的清洗作业。本发明具有如下优势：可以有针对性地筛选出污染膜的对应清洗剂种类和配比、清洗剂的使用量小、实验操作简单、清洗剂的筛选过程时间短等。

Description

快速筛选反渗透膜清洗剂的方法及膜清洗剂评价测试装置

技术领域

本发明涉及涉及膜法污水处理领域，尤其是涉及一种快速筛选反渗透膜清洗剂的方法及及膜清洗剂评价测试装置。

背景技术

反渗透膜法水处理工艺是目前污水深度处理回用的主要方法之一。由于化工、石化、钢铁工业中的工艺水、冷却循环水排污水，存在水质差、水质复杂、胶体、菌藻含量高等特点，容易对反渗透系统造成污堵。受污染后发生污堵的反渗透膜会出现衰竭现象，致使膜元件在运行过程中压差上升，脱盐率、流量下降，甚至无法正常工作。

使用化学清洗剂对反渗透膜元件进行在线或离线清洗，是去除反渗透膜污染物的一种常见方法。然而，常规化学清洗剂虽然适用于一般被污染的膜元件清洗，但特殊污染物或污染程度较严重的反渗透膜元件清洗效果欠佳，已不能彻底解决某些膜污染的清洗问题，导致系统不得不更换新的膜元件，造成成本的无端浪费。在很多情况下，需要配制多种药剂组合、有针对性的特殊膜清洗剂。若通过完整的膜元件进行化学清洗剂的筛选和配制工作，则在清洗配方筛选过程中存在整体费用高、药剂浪费严重、配方获得过程效率低等问题。因此，迫切需要开发一种方便、快速、节省药剂用量的筛选反渗透膜清洗剂的方法及其装置。

发明内容

本发明设计了一种快速筛选反渗透膜清洗剂的方法及膜清洗剂评价测试装置，其解决的技术问题是现有反渗透膜清洗配方筛选过程中存在整体费用高、药剂浪费严重以及配方获得过程效率低。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种快速筛选反渗透膜清洗剂的方法，包括以下步骤：

步骤1、从未受到污染的新膜片上剪下适当大小的新膜片，将新膜片放入反渗透膜池中，对新膜片的分离性能进行测试，获得新膜片的脱盐率和渗透通量数据并用于后续实验测试的参比；

步骤2、将被污染的反渗透膜元件进行解剖，从污染膜的表面收集污染物，对污染物的成分进行定性和定量分析；

步骤3、根据步骤2中对污染物的测试结果，配制出不同种类和配比的清洗剂；

步骤4、从步骤2中解剖后的膜片上，根据反渗透膜池的尺寸剪下适当大小的污染膜片，放入反渗透膜池中；

步骤5、利用膜清洗剂评价测试装置对被污染膜片进行分离性能测试，获得污染膜片的脱盐率和渗透通量数据；

步骤6、将配制好的膜清洗剂放入清洗剂储罐中，用水泵将清洗剂泵入反渗透膜池中，测试污染膜片脱盐率和渗透通量的变化情况；

步骤7、记录不同清洗剂对污染膜片清洗后的脱盐率和渗透通量数据，综合对比不同清洗剂清洗污染膜片后的膜片分离性能数值与新膜片的分离性能数值，当两者较为接近时，即可获得清洗效果相对好的清洗剂配方；

步骤8、将获得的清洗效果较好的清洗剂用于反渗透膜系统的清洗作业中，用于对清洗效果的检验。

进一步，步骤2中通过化学分析法、扫描电镜分析法或X射线衍射分析法对污染物的成分进行定性和定量分析。

一种反渗透膜池，其特征在于：包括上壳体（91）和下壳体（92），在所述上壳体（91）上设有进水口（97），在所述下壳体（92）上设有产水出口（99），在所述上壳体（91）和所述下壳体（92）之间的空腔内从上至下依次设有圆形小膜片（93）、多孔支撑网（94）和多孔支撑板（95）。

进一步，在所述上壳体（91）上还设有浓水出口（98）。

进一步，所述上壳体（91）和所述下壳体（92）之间连接处通过螺钉和密封圈（96）进行密封和固定。

进一步，所述多孔支撑网（94）取自反渗透膜的产水格网。

进一步，所述多孔支撑板（95）为微孔钛板。

一种膜清洗剂评价测试装置，包括清洗剂储罐（1）、膜性能测试液储罐（2）以及权利要求3至7中任何一项所述反渗透膜池（9），其特征在于：所述清洗剂储罐（1）和所述膜性能测试液储罐（2）通过管道进行并联连接，所述清洗剂储罐（1）和所述膜性能测试液储罐（2）共同的出口端与共同的入口端通过管道分别连接在所述反渗透膜池（9）的进水口（97）和浓水出口（98），所述反渗透膜池（9）的产水出口（99）通过管道将产水输送给量筒（14）；所述清洗剂储罐（1）出口管道和入口管道上分别设置第三阀门（5）和第一阀门（3），所述膜性能测试液储罐（2）出口管道和入口管道上分别设置第四阀门（6）和第二阀门（4）；所述清洗剂储罐（1）和所述膜性能测试液储罐（2）共同的出口端管道上设有水泵（7）。

进一步，与所述反渗透膜池（9）的进水口（97）连接管道上设有第一流量计（8）和第一压力表（10），与所述反渗透膜池（9）的浓水出口（98）连接管道上设有第二流量计（12）和第二压力表（11）。

进一步，所述反渗透膜池（9）为多个，多个所述反渗透膜池（9）通过管道并联连接。

该快速筛选反渗透膜清洗剂的方法及膜清洗剂评价测试装置具有以下有益效果：

（1）本发明使用快速筛选反渗透膜清洗剂的方法和膜清洗剂评价测试装置，通过膜污染物分析确定一些可能有效的清洗剂配方，利用反渗透膜清洗剂筛选评价装置进行评价，对不同配比的膜清洗剂配方进行筛选和测定，可以方便快捷有效地获得针对性强的污染物清洗剂配方。

（2）本发明可以有针对性地筛选出污染膜的对应清洗剂种类和配比、清洗剂的使用量小、实验操作简单、清洗剂的筛选过程时间短等。

（3）本发明使用多个反渗透膜池并联操作，进行平行实验测试，减小测试过程中的实验误差。

附图说明

图1是本发明快速筛选反渗透膜清洗剂的装置流程示意图；

图2是本发明快速筛选反渗透膜清洗剂的装置中反渗透膜池结构示意图。

附图标记说明：

1—清洗剂储罐；2—膜性能测试液储罐；3—第一阀门；4—第二阀门；5—第三阀门；6—第四阀门；7—水泵；8—第一流量计；9—反渗透膜池；10—第一压力表；11—第二压力表；12—第二流量计；13—第五阀门；14—量筒；

91—上壳体；92—下壳体；93—圆形小膜片；94—多孔支撑网；95—多孔支撑板；96—密封圈；97—进水口；98—浓水出口；99—产水出口。

具体实施方式

下面结合图1和图2，对本发明做进一步说明：

实施例1：选用“东丽”反渗透膜元件TML20-370作为实验用膜，解剖膜元件后剪下直径为6cm的圆形小膜片93，放入膜清洗剂评价测试装置中的反渗透膜池9，对膜片进行性能测试。在水温为25℃的条件下，使用氯化钠和纯净水配制成总含盐量为1000mg/L的盐溶液作为原水注入膜性能测试液储罐2。打开第二阀门4和第四阀门6、关闭第一阀门3和第三阀门5，膜性能测试液通过水泵7经流量计8计量后进入反渗透膜池9，浓水经流量计12计量后流入膜性能测试液储罐2。操作过程中，控制进水压力0.8 MPa，进水流量6L/min，膜元件正常运行时，将脱盐率和产水通量数值列入表1。在原水中加入阴离子聚丙烯酰胺（分子量1200万，泰和水处理有限公司），浓度为10mg/L，运行2小时后，记录发生变化的小膜片的脱盐率和产水通量，参数变化说明膜已经被污染，其中脱盐率有少许下降，产水通量下降57%。

对上述受污染的小膜片进行清洗操作。根据污垢特征选择两种常规清洗剂A、B和特制清洗剂C，在清洗剂筛选评测装置上使用不同清洗剂分别进行膜片的清洗操作。三种清洗剂的配方分别为：

清洗剂A：该类清洗剂中含有氢氧化钠，pH为12；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透系统产水。

清洗剂B：该类清洗剂中含有十二烷基苯磺酸钠，其质量浓度为0.1%；添加氢氧化钠调节pH为12；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透系统产水。

清洗剂C：该类清洗剂中含有碱、表面活性剂、络合剂、盐、醇以及水；清洗剂中的碱是氢氧化钠，使用氢氧化钠调节pH值为12；表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，其质量浓度为0.1%；络合剂是EDTA四钠，其质量浓度为2.0%；氯化钠的质量浓度为3%；乙二醇的质量浓度为0.5%；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透系统产水。

进行清洗操作时，打开第一阀门3和第三阀门5、关闭第二阀门4和第四阀门6，膜清洗剂通过水泵7经流量计8计量后进入反渗透膜池9，浓水经流量计12计量后流入清洗剂储罐1。完成连续清洗后，将各类清洗剂清洗膜片后的膜片分离性能参数记录于表1中，并对清洗效果进行综合比较。

Figure 2012100284841100002DEST_PATH_IMAGE001

对比清洗效果发现清洗剂C效果较好，将该清洗剂用于反渗透系统的完整膜元件TML20-370清洗。清洗前，先将被聚丙烯酰胺污染的膜元件在碱性清洗剂中浸泡24h。浸泡后，使用碱性清洗剂对膜元件进行低压高流速冲洗，具体清洗工艺按照膜元件的产品技术手册中相关过程执行。经过连续清洗后，在25℃、进水压力1.5MPa、原水中氯化钠含量为2000ppm的标准条件下，对清洗后的膜元件进行性能测试，测试结果为，进水流量10t/h，浓水压力1.4MPa，产水流量由污染前的0.6t/h升高至1.43t/h，产水盐含量10mg/L。测试结果表明，反渗透膜上的聚丙烯酰胺污染物得到了有效地去除，膜元件的通量恢复至新膜元件95%。

实施例2：选用与实施例1中性能相同的新膜片作为实验用膜，将圆形小膜片93放入膜清洗剂评价测试装置中的反渗透膜池9。在水温为25℃的条件下，使用纯净水配制氯化钙、碳酸钠浓度均为10ppm的水溶液，向该溶液中添加氯化钠，使得溶液的总含盐量为1000mg/L。使用该溶液作为原水，在原水中加入阴离子聚丙烯酰胺（分子量1200万，泰和水处理有限公司），浓度为10mg/L，运行2小时后，记录发生变化的小膜片的脱盐率和产水通量于表2，参数变化说明膜已经被污染，其中脱盐率有少许下降，产水通量下降62%。

对上述受污染的小膜片进行清洗操作。根据污垢特征选择常规清洗剂A1、A2、B1、B2和特制清洗剂C1、C2，在清洗剂筛选评测装置上分别进行A1与A2、B1与B2、C1与C2的交替清洗操作。膜清洗剂配方为：

清洗剂A1：该类清洗剂中含有盐酸，pH为2；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透系统产水。清洗剂A2：该类清洗剂中含有氢氧化钠，pH为12；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透系统产水。

清洗剂B1：该类清洗剂中含有草酸，质量分数为0.5%；添加盐酸调节pH为2；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透系统产水。清洗剂B2：该类清洗剂中含有十二烷基苯磺酸钠，其质量浓度为0.1%；添加氢氧化钠调节pH为12；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透系统产水。

清洗剂C1：该类清洗剂中含有酸、还原剂、杀菌剂、盐和水；清洗剂含有质量分数为0.5%的硝酸，使用盐酸将pH值调为2；还原剂是亚硫酸氢钠、其质量浓度为0.5%；为防止微生物在膜元件上生长繁殖，在药剂中添加非氧化性杀菌剂，200ppm异噻唑啉酮；氯化钠的质量浓度为3%；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透系统产水。清洗剂C2：该类清洗剂中含有碱、表面活性剂、络合剂、盐、醇以及水；清洗剂中的碱是氢氧化钠，使用氢氧化钠调节pH值为12；表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，其质量浓度为0.1%；络合剂是EDTA四钠，其质量浓度为2.0%；氯化钠的质量浓度为3%；乙醇的质量浓度为0.5%；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透系统产水。

进行清洗操作时，打开第一阀门3和第三阀门5、关闭第二阀门4和第四阀门6，膜清洗剂通过水泵7经流量计8计量后进入反渗透膜池9，浓水经流量计12计量后流入清洗剂储罐1。完成连续清洗后，将各类清洗剂清洗膜片后的膜片分离性能参数记录于表2中，并对清洗效果进行综合比较。

对比清洗效果发现交替使用清洗剂C1与C2效果较好，将该清洗剂用于反渗透系统的完整膜元件TML20-370清洗。清洗前，先将被聚丙烯酰胺等污染的膜元件在碱性清洗剂中浸泡24h。浸泡后，先使用酸性清洗剂对膜进行低压高流速冲洗，之后再使用碱性清洗剂对膜元件进行低压高流速冲洗，具体清洗工艺按照膜元件的产品技术手册中相关过程执行。经过连续清洗后，在25℃、进水压力1.5MPa、原水中氯化钠含量为2000ppm的标准条件下，对清洗后的膜元件进行性能测试，测试结果为，进水流量10t/h，浓水压力1.4MPa，产水流量由污染前的0.53t/h升高至1.44t/h，产水盐含量12mg/L。测试结果表明，反渗透膜上的聚丙烯酰胺污染物得到了有效地去除，膜元件的通量恢复至新膜元件96%。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种快速筛选反渗透膜清洗剂的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述快速筛选反渗透膜清洗剂的方法，其特征在于：步骤2中通过化学分析法、扫描电镜分析法或X射线衍射分析法对污染物的成分进行定性和定量分析。

3.一种权利要求1或2方法中使用的反渗透膜池，其特征在于：包括上壳体（91）和下壳体（92），在所述上壳体（91）上设有进水口（97），在所述下壳体（92）上设有产水出口（99），在所述上壳体（91）和所述下壳体（92）之间的空腔内从上至下依次设有圆形小膜片（93）、多孔支撑网（94）和多孔支撑板（95）。

4.根据权利要求3所述反渗透膜池，其特征在于：在所述上壳体（91）上还设有浓水出口（98）。

5.根据权利要求3或4所述反渗透膜池，其特征在于：所述上壳体（91）和所述下壳体（92）之间连接处通过螺钉和密封圈（96）进行密封和固定。

6.根据权利要求3或4所述反渗透膜池，其特征在于：所述多孔支撑网（94）取自反渗透膜的产水格网。

7. 根据权利要求3或4所述反渗透膜池，其特征在于：所述多孔支撑板（95）为微孔钛板。

8.一种膜清洗剂评价测试装置，包括清洗剂储罐（1）、膜性能测试液储罐（2）以及权利要求3至7中任何一项所述反渗透膜池（9），其特征在于：所述清洗剂储罐（1）和所述膜性能测试液储罐（2）通过管道进行并联连接，所述清洗剂储罐（1）和所述膜性能测试液储罐（2）共同的出口端与共同的入口端通过管道分别连接在所述反渗透膜池（9）的进水口（97）和浓水出口（98），所述反渗透膜池（9）的产水出口（99）通过管道将产水输送给量筒（14）；所述清洗剂储罐（1）出口管道和入口管道上分别设置第三阀门（5）和第一阀门（3），所述膜性能测试液储罐（2）出口管道和入口管道上分别设置第四阀门（6）和第二阀门（4）；所述清洗剂储罐（1）和所述膜性能测试液储罐（2）共同的出口端管道上设有水泵（7）。

9.根据权利要求8所述膜清洗剂评价测试装置，其特征在于：与所述反渗透膜池（9）的进水口（97）连接管道上设有第一流量计（8）和第一压力表（10），与所述反渗透膜池（9）的浓水出口（98）连接管道上设有第二流量计（12）和第二压力表（11）。

10.根据权利要求8或9所述膜清洗剂评价测试装置，其特征在于：所述反渗透膜池（9）为多个，多个所述反渗透膜池（9）通过管道并联连接。