高回收率反渗透海水淡化工艺的应用研究进展

回收率是反渗透系统设计中一个非常关键的参数,决定着进水处理系统(取水、预处理系统和高压泵)的尺寸和占地面积。但系统回收率的提高需要较高的操作压力,由此带来较快的膜污染和频繁的膜元件清洗与更换。目前,在不加剧膜污染的条件下进一步提高海水淡化系统回收率的方法已成为该领域研究热点。本文详细综述了国内外高回收率反渗透海水淡化工艺的应用研究进展,包括基于纳滤海水软化的集成膜过程和热膜耦合海水淡化过程,以及这些过程面临的结垢问题和影响因素,并针对目前的研究方向提出了建议。     

纳滤技术的应用进展及存在问题

纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术,是国内外研究的热点.目前,纳滤技术在水处理领域已经得到日益广泛的应用.综述了纳滤膜在工业废水、海水淡化、饮用水、地下水和地表水处理中的应用;讨论了纳滤膜的污染问题,对两类较难处理的胶体污染和生物污染提出了相应的解决办法;最后讨论了应用NF膜的经济效益.     

纳滤海水软化性能及膜污染研究

高硬度、浊度和总固溶物（TDS）含量的海水水质是制约海水淡化的瓶颈,孔径介于反渗透和超滤之间、具有荷电性质的纳滤膜在海水软化方面具有明显优势,利用小型平板膜测试设备,以人工海水为研究对象,进行了纳滤海水软化试验研究,考察了操作压力,运行时间对膜通量的影响和膜对海水中主要离子的截留效果,进而对膜污染进行了分析与探讨。     

纳滤海水软化的实验研究

利用小型平板膜测试设备,进行纳滤海水全回流实验研究.考察了操作压力、流量对DL膜通量的影响和膜对海水中主要离子的截留效果,进而研究在7 h的运行过程中DL膜对海水的软化效果,最后采用扫描电镜与X射线能谱分析纳滤海水软化过程中微溶盐的结晶情况及二价阳离子与海水中有机物的络合作用.结果表明,荷负电DL纳滤膜具备良好的渗透性和分离性能,膜通量随压力的升高线性增加,提高流量通量略有增大.在0.8～2.4 Mpa的压力范围内,DL膜对SO42-和Mg2+的截留率分别保持在98%和70%以上,对Ca2+、Na+和Cl-的截留率是随着压力的升高先增大后保持稳定.随着运行时间的延长,膜通量和离子截留率呈现一定下降趋势.在全回流运行方式下,硫酸钙表面结晶是膜通量衰减的主要原因,海水有机物与二价钙镁离子的络合作用甚微.     

海水纳滤预处理的优化研究

纳滤已被广泛研究用于反渗透和膜蒸馏海水淡化的预处理,它能有效避免反渗透膜和膜蒸馏装置的结垢污染,但纳滤膜同样存在结垢污染问题。通过配制人工海水及人工脱硬海水等海水体系研究了硬度离子对纳滤膜无机污染的影响,并通过接触角、SEM、EDX等表征方法研究了膜面污染物的主要成分及其对膜性能的影响。结果表明,钙离子是造成纳滤膜无机污染的主要硬度离子,脱硬或脱钙处理能有效避免海水淡化过程中纳滤预处理阶段的无机结垢问题。     

纳滤海水软化性能及膜污染研究

高硬度、浊度和总固溶物(TDS)含量的海水水质是制约海水淡化的瓶颈,孔径介于反渗透和超滤之间、具有荷电性质的纳滤膜在海水软化方面具有明显优势,利用小型平板膜测试设备,以人工海水为研究对象,进行了纳滤海水软化试验研究,考察了操作压力,运行时间对膜通量的影响和膜对海水中主要离子的截留效果,进而对膜污染进行了分析与探讨.结果表明,两种荷负电纳滤膜具备良好的渗透性和分离性能.随着运行时间的延长,膜通量和离子截留率呈现一定下降趋势;结合扫描电镜和能谱的测试结果分析发现,高离子强度的海水体系中,腐植酸的优先吸附和硫酸钙晶体的形成是造成膜分离性能下降的原因,而钙与腐植酸之间的络合效应对其影响甚微.     

纳滤膜的制备与应用

目前,纳滤膜应用于饮用水处理行业已引起业界广泛的关注与研究。纳滤膜是一种介于反渗透膜与超滤膜之间的水处理膜,有着较高的渗透和截留性能;纳滤膜一方面能截留水体中大部分的微量污染物质,另一方面保留水体中对人体有益的矿物质。文中主要讨论了纳滤膜的制备方法、分离机理、表征方法、污染以及在饮用水方面的应用和所面临的瓶颈,并探讨了纳滤膜技术今后的发展工作。可以看出,纳滤膜在饮用水处理领域有着广阔的应用前景。     

膜软化及其应用

膜软化为近十几年发展起来的一种新的水软化工艺,属发离技术中的纳滤分离过程,具有无污染、无需再生、工艺简单、操作方便、设备占地省、出水水质好等优点,在国际上已得到广泛应用。作者主要阐述了膜软化的原理、软化用膜及其性能、膜软化过程及膜软化器设计等方面的内容;详细论述了膜软化在常规水脱硬、高硬度海岛水软化、海水去除硫酸盐和预软化等方面的应用;对膜软化过程的经济性进行了评述,并将膜软化的制水成本与常规软化     

不同纳滤膜在软化浓海水性能方面的研究

选用纳滤膜NF270、DK、DL对浓海水进行实验研究。考察了不同操作压力下3种纳滤膜的透过通量、截留性能和分离系数的变化,从而选出适宜软化浓海水体系的纳滤膜。     

水处理中膜分离技术的应用

对水处理膜分离技术的发展历史和应用现状做了介绍,总结了国内外纳滤和反渗透技术在海水苦咸水淡化、废水处理等水处理领域的应用,指出了膜污染、浓差极化现象及成本较高等膜技术应用中普遍存在的问题。由于纳滤膜具有选择透过性,对纳滤技术应用于盐湖卤水资源开发中镁锂分离过程的可行性做了探讨,并从膜原件和配套工艺两方面对相关技术的应用做了展望。