CN105738270A

CN105738270A - 一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法

Info

Publication number: CN105738270A
Application number: CN201610087586.9A
Authority: CN
Inventors: 谭惠芬; 陈中海; 潘巧明
Original assignee: Hangzhou Water Treatment Technology Development Center Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Water Treatment Technology Development Center Co Ltd
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2016-07-06

Abstract

本发明公开了一种检测方法，具体是指一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法。本发明通过对将膜片用纯水洗涤、浸泡；再将已清洗的膜片置于酸碱性浸泡液，进行耐酸碱性浸泡实验；使用膜片测试台测定膜片脱盐率与通量。本发明的优点是针对反渗透膜在应用过程中出现的污染问题，对反渗透系统进行定期及时的清洗。在对反渗透膜进行化学清洗时适当的pH值范围、适当的清洗时间有利于提高清洗效果。本发明利用不同苛刻性溶液对膜片进行一定时长的浸泡实验，测试浸泡前后膜性能的变化，检测膜片的耐酸碱性能。

Description

一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法

技术领域

本发明涉及一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法。

背景技术

目前反渗透膜技术广泛应用于化工、电力、医药、市政及环保等多个领域，在海水淡化、废水处理中占有非常重要的作用。海水淡化反渗透膜系统在正常运行一段时间后，由于给水中难溶盐、有机物、微生物、胶体等污染物在膜面及内部污染堵塞，导致膜元件性能下降，如较低的产水流量，较高的产水含盐量，原水和浓水间压差增大等，影响反渗透系统的正常高效运行。

膜元件的污染性质和污染速度取决于各种因素。在反渗透系统之前，要对原水进行预处理，提高给水水质，以尽可能地避免污染。随着运行时间的增加，反渗透膜元件的污染渐进发展，此时需要对元件进行化学清洗或物理冲洗，尽可能恢复膜性能，延长膜的工作寿命。化学清洗法是目前反渗透膜清洗最重要的方法，对于反渗透系统而言，化学清洗剂的种类、浓度和清洗时间对清洗过程十分重要。

目前常用的化学药剂有酸、碱、表面活性剂等，清洗过程一般采取酸洗和碱洗结合，pH值超过一定的范围，清洗时间过长会对反渗透膜造成不可逆的损伤,主要原因是常用的芳香聚酰胺系膜，分子链中的-CONH-在酸、碱催化作用下会发生C-N键断裂并生成羧酸或羧酸盐，使膜的性能受到破坏。因此清洗时需将清洗液的pH值、清洗时间控制在一定的范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法，该方法能够有效检测不同酸碱环境下反渗透膜性能的变化情况，依据变化程度对膜片的相关耐受性进行分类，划分耐受性等级。

本发明的一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法，包括如下步骤：

1、将膜片用纯水洗涤、浸泡；

2、将已清洗的膜片置于浸泡液，进行耐酸碱性浸泡实验；

3、使用膜片测试台测定膜片脱盐率与通量；

具体实施方案是：

一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将膜片用纯水洗涤、浸泡；其中，纯水浸泡温度为室温，浸泡时长为24h；

(2)将已清洗的膜片置于酸碱性浸泡液，进行耐酸碱性浸泡实验；其中，酸碱性浸泡液的配制是NaOH溶液、HCl溶液的配制过程，配制成不同pH不同的酸碱性浸泡液；

(3)使用膜片测试台测定膜片脱盐率与通量，其中测试台中所使用的测试盐为氯化钠，配制成氯化钠溶液，称为原水；控制原水电导为46900±500μs/cm；原水水温为25±1℃，测试压力为5.50±0.05MPa，原水pH范围为7～8，测前稳定时间为30min，每隔30min记录测试条件与测试数据。

作为优选，上述一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法中所述的酸碱性浸泡液配制pH值采用37％wt的HCl和30％wt的NaOH的滴定液调节，分别配制成pH为7、9、11、12、13的酸碱性浸泡液；浸泡温度为室温，浸泡时长为1～150min。

作为优选，上述一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法中应用离子色谱法分别测定原水和透过液中氯化钠含量，用秒表和量筒测量一定时间内透过液的体积，计算膜片截留率与通量变化。

作为优选，上述一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法中所述的酸碱性浸泡液、测试盐溶液用纯净水配制。

由于海水反渗透膜自身对实验过程与结果影响甚大，因而对海水反渗透膜型号的选择需慎重，应选择符合海水反渗透膜行业大通量趋势的主流膜产品。本实验膜材通过解剖商业化膜元件获得，所得膜片室温保存于质量浓度为1.0％wt的亚硫酸氢钠(NaHSO₃)溶液中。

具体的步骤包括：

使用纯水对膜片进行洗涤、浸泡：将膜页从亚硫酸氢钠溶液中取出，用纯水略加冲洗；按模板将膜页裁成直径Φ＝12cm膜圆片，裁剪时注意勿伤及膜面；用纯水对膜片进行浸泡，浸泡温度为室温，浸泡时间为24h。

反渗透膜耐碱性测试：将已用纯水清洗的膜片浸入NaOH溶液，分别进行不同浸泡液pH值、不同浸泡时长的耐碱性浸泡实验；NaOH溶液pH值为7～13；浸泡时长为0～150min；浸泡温度为室温。

不同pH值NaOH溶液的浸泡：在容量瓶中加入不同量的NaOH粉末(M_NaOH＝40.00g/mol)，并用纯水定容，配制成相应浓度的NaOH溶液，用37％wt的HCl和30％wt的NaOH的滴定液将pH分别调至7、9、11、12、13；膜片浸泡时长为120min；浸泡温度为室温。

不同时长NaOH溶液的浸泡：配制pH值为13的NaOH溶液，膜片浸泡时长分别为0、30min、60min、90min、120min、150min；浸泡温度为室温。

反渗透膜耐酸性测试：将已用纯水清洗的膜片浸入HCl溶液，分别进行不同浸泡液pH值、不同浸泡时长的耐酸性浸泡实验；HCl溶液pH值为1～7；浸泡时长为0～150min；浸泡温度为室温。

不同pH值HCl溶液的浸泡：在容量瓶中用移液管加入不同量的HCl溶液(M_HCl＝36.53g/mol，ω_HCl～37％)，并用纯水定容，配制成相应浓度的HCl溶液，用37％wt的HCl和30％wt的NaOH的滴定液将pH分别调至1、2、3、5、7；膜片浸泡时长为120min；浸泡温度为室温。

不同时长HCl溶液的浸泡：配制pH值为1的HCl溶液，膜片浸泡时长分别为0、30min、60min、90min、120min、150min；浸泡温度为室温。

膜片脱盐率与通量测试：浸泡时间结束后，将膜片取出，用纯水洗涤；使用膜片测试台测定膜片脱盐率与通量；以氯化钠为测试盐，原水电导为46900±500μs/cm；原水水温为25±1℃，测试压力为5.50±0.05MPa，测试液pH范围为7～8，测前稳定时间为30min，每隔30min记录测试条件与测试数据；在恒温、恒压下稳定运行，用烧杯收集一定量的测试液原液，用秒表和量筒测量一定时间内透过液的体积；运用离子色谱法分别测定原液和透过液中氯化钠含量；记录数据，计算膜片脱盐率与通量变化。

根据膜片脱盐率与通量变化，膜片染色情况，划分膜片耐受性能等级。海水淡化膜耐受性能判断标准如下表所示。

a.定义：

b.定义：

c.定义：

R = (1 - \frac{C_{p}}{C_{f}}) \times 100 %

式中：

R─脱盐率，％；

C_p─透过液溶解性总固体含量，单位为毫克每升(mg/L)；

C_f─测试液溶解性总固体含量，单位为毫克每升(mg/L)。

d.定义：

F = \frac{V}{A t}

式中：

F──水通量，单位为升每平方米每小时[L/(m²·h)]；

V──t时间内收集的透过液体积，单位为升(L)；

A──有效膜面积，单位为平方米(m²)；

t──收集V体积的透过液所用时间，单位为小时(h)。

有益效果：在对反渗透膜进行化学清洗时适当的pH值范围、适当的清洗时间有利于提高清洗效果。本发明利用不同苛刻性溶液对膜片进行一定时长的浸泡实验，测试浸泡前后膜性能的变化，检测膜片的耐酸碱性能。

附图说明

图1是本发明中的反渗透膜性能测试装置流程示意图；

图2膜片碱液浸泡60min后脱盐率/产水量随运行时间变化图；

图3膜片碱液浸泡120min后脱盐率/产水量随运行时间变化图；

图4膜片酸液浸泡60min后脱盐率/产水量随运行时间变化图；

图5膜片酸液浸泡120min后脱盐率/产水量随运行时间变化图；

图6pH＝11碱液浸泡后脱盐率/产水量随运行时间变化图；

图7pH＝13碱液浸泡后脱盐率/产水量随运行时间变化图；

图8pH＝1酸液浸泡后脱盐率/产水量随运行时间变化图；

图9pH＝3酸液浸泡后脱盐率/产水量随运行时间变化图。

其中，针阀1，测试座2，球阀3，压力表4，流量计5，旁通流量调节阀6，冷却管7，5micron过滤器8，柱塞泵9。

具体实施方式

下面结合实施例进一步详述本发明的技术方案，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

实施例1

膜片厂家A的A-1型海水膜耐酸碱性能测试

选取膜片厂家A的A-1型海水膜作为实验用膜，检测其不同酸碱浸泡时长的耐受性能。配制pH值为13的NaOH溶液、pH值为1的HCl溶液，将已用纯水清洗的膜片浸入浸泡液，在常温下浸泡60min，120min。

在水温25℃的条件下，配制32000ppm氯化钠溶液(其电导约为46900μs/cm)作为原水，控制测试压力为5.50±0.05MPa，测试液pH范围为7～8，测前稳定时间为30min，每隔30min记录测试条件与测试数据。用烧杯收集一定量的测试液原液，用秒表和量筒测量一定时间内透过液的体积。运用离子色谱法分别测定原液和透过液中氯化钠含量。记录数据，计算膜片脱盐率与通量。

膜片碱液浸泡后脱盐率/产水量随运行时间变化如图2、图3所示。

膜片酸液浸泡后脱盐率/产水量随运行时间变化如图4、图5所示。

经分析，A-1型海水膜抗酸碱性能为I级。按图1所示的结构示意图，制备相应的测试装置进行测定。将膜片碱液浸泡60min后，可得图2所示结果；将膜片碱液浸泡120min后，可得图3所示结果。将膜片酸液浸泡60min后，可得图4所示结果；将膜片酸液浸泡120min后，可得图5所示结果。从图可以看出运行2h后膜片脱盐率与通量基本不变。经碱液浸泡后，与浸泡60min相比，膜片浸泡120min后脱盐率减小0.3％，通量增大20％；经酸液浸泡后，与浸泡60min相比，膜片浸泡120min后脱盐率减小0.1％，通量下降5.5％。

实施例2

膜片厂家B的B-1型海水膜耐酸碱性能测试

选取膜片厂家B的B-1型海水膜作为实验用膜，检测其不同pH酸碱浸泡的耐受性能。

配制pH值为11、13的NaOH溶液，pH值为1、3的HCl溶液，将已用纯水清洗的膜片浸入浸泡液，在常温下浸泡120min。测试条件同实施例1。

膜片碱液浸泡后脱盐率/产水量随运行时间变化如图6、图7所示。

膜片酸液浸泡后脱盐率/产水量随运行时间变化如图8、图9所示。

经分析，B-1型海水膜抗酸碱性能为II级。从图可以看出运行2h后膜片脱盐率与通量基本不变。经pH＝13碱液浸泡后，与pH＝11碱液浸泡相比，膜片脱盐率减小0.2％，通量增大22％；经pH＝1酸液浸泡后，与pH＝3酸液浸泡相比，膜片脱盐率减小0.1％，通量减小5％。

Claims

1.一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法，其特征在于所述的酸碱性浸泡液配制pH值采用37％wt的HCl和30％wt的NaOH的滴定液调节，分别配制成pH为7、9、11、12、13的酸碱性浸泡液；浸泡温度为室温，浸泡时长为1～150min。

3.根据权利要求1所述的一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法，其特征在于应用离子色谱法分别测定原水和透过液中氯化钠含量，用秒表和量筒测量一定时间内透过液的体积，计算膜片截留率与通量变化。

4.根据权利要求1所述的一种反渗透膜的耐酸碱性能检测方法，其特征在于所述的酸碱性浸泡液、测试盐溶液用纯净水配制。