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技術Q&A

薄膜-RO

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RO膜管的孔會不會堵塞?壽命有多長?

RO膜的孔徑只有大腸菌的1/6000,事實上,可以說是沒有洞,RO膜並非使用過濾法而是使用化學方法,利用RO膜的化學親水性吸收水分子,而且因使用十字流法隨時排出髒水,所以不會堵塞,如平常使用時排水正常並經常沖洗,可使用2-3年以上。

RO膜管可不可以清洗再生?

RO膜管所使用一段時間後會因為礦物質結垢或細菌膠質等結垢造成性能略降,在工業上使用時如壓力增加15%或製造出來的水的TDS增加10%時,則使用酸或鹼或殺菌劑來清洗再生,可恢復原來的性能,而在家庭使用因膜管單價不高,回收處理較費時費力,故都採用換新膜管的方法。

RO膜如果損壞,卻沒有發現,再長期飲用會不會造成疾病?

RO系統是利用物質的大小來分離,有毒的東西如重金屬及農藥、細菌、濾過性病毒都屬於巨大的物質,可經由RO系統輕易的徹底分離,如果是RO膜損壞,則會造成過濾功能失效,不但無法除去離子,而且連細菌、病毒都會濾過,當然容易汙染飲用水,如果長期飲用更易導致感染疾病。

不同類型的水源對逆滲透膜有什麼影響?

水源類型一般可分為:自來水、地下水、地表水、工業廢水。

自來水:餘氯對膜的氧化;

地下水:硬度,結垢傾向;

地表水:微生物污染、硬度;

工業廢水:有機污染物(BOD、COD)、金屬離子、氧化性物質、微生物污染等。

餘氯對膜有何影響?該如何預防?

餘氯對膜有氧化和降解的影響,嚴重影響膜的壽命。餘氯對膜的攻擊速率取決於各種進水特性,在鹼性ph條件下,氯的攻擊比在中性或酸性ph條件下快,酸性的ph條件更有利於獲得更好的氯化殺菌效果。在高溫和能催化膜降解的高濃度重金屬(如鐵)條件下,氯對膜的攻擊速率更快。餘氯可以透過活性碳或化學還原劑還原為無害的氯離子。

活性碳將按照如下反應非常有效率的對RO進水脫氯:

C + 2 Cl2 + 2H2O      4 HCl + CO2

在某些情況下,炭床被認為是微生物的孳生場所,這也會引起膜的污染,所以要採取措施減低生物的生長。偏亞硫酸鈉(SMBS)是最常用於脫除游離氯,其溶於水中時形成亞硫酸氫鈉(SBS):

Na2S2O5 + H2O    2 NaHSO3

SBS然後按如下反應還原成鹽酸:

NaHSO3 + HOCl     HCl +NaHSO4

依實務經驗,通常加入3.0mg/l的偏亞硫酸鈉可以脫除1.0mg/l的氯。需要注意的是偏亞硫酸鈉必須是不含雜質的食品級的,且不能經鈷活化過。

RO系統停機時,要如何保存RO膜?

如果停機在24小時內,可以無需保護和注意微生物汙染。

1、逆滲透設備短期停機的維護方法
逆滲透設備短期保存的方法適用於那些停止運行5—30天的逆滲透裝置。此時逆滲透膜元件依然安裝在RO系統的壓力容器裡面。
保存操作的具體步驟如下:
1)用給水沖洗逆滲透系統,同時注意將氣體從系統裡面完全排除掉;
2)將壓力容器以及相關管路充滿水以後,關閉閥門,防止氣體進入到系統裡去;
3)每隔5天時間按照上述的操作方法沖洗一次。

2、逆滲透設備長期停機維護方法
如果設備長期停用其保護方法適用於停止使用30天以上,膜元件仍要安裝在壓力容器中的逆滲透設備上,保護措施的具體步驟如下:
1) 清洗系統當中的膜元件;
2) 用逆滲透設備產出的水質配製殺菌液,並且用殺菌液沖洗逆滲透系統。殺菌劑的選用及殺菌液的配製方法可以參見膜公司相應技術檔或與膜公司當地代表處聯繫以獲取相關技術建議;
3) 用殺菌液充滿逆滲透設備之後,關閉相關閥門使殺菌液保留在系統當中,這時應確認系統完全充滿;
4) 如果系統溫度低於27℃的標準,就應每隔30天用新的殺菌液進行前兩個步驟,如果系統溫度高於27℃,則需每隔15天更換一次保護液;
5) 在逆滲透系統重新投入使用之前,用低壓給水沖洗系統一個小時左右,然後再用高壓給水沖洗系統5—10分鐘,不管是在低壓沖洗還是高壓沖洗的時候,系統的產水排放閥均應該全部打開。在恢復系統到正常操作之前,需要檢查並確認產品水質當中不含有任何的殺菌劑物質存在。

芳香族聚醯胺反滲透複合膜元件在任何情況下都不應該與含有殘餘氯的水接觸,否則將給膜元件造成無法修復的損傷。在對RO設備及管路進行殺菌、化學清洗或或 封入保護液時應絕對保證配製藥液的水中不含任何殘餘氯。如果無法確定是否有殘留氯存在,應進行化學測定。在有殘留氯存在時,應使用亞硫酸氫鈉還原殘餘氯,並保持足夠的接觸時間以保證還原完全。

逆滲透無法過濾的條件有哪些?

1.全量過濾

普通過濾通常物料完全垂直過濾通過過濾介質,當採用RO時,半透膜不允許透過有機物或鹽份,因而,全量過濾將導致膜的堵塞和汙染。

2.極限濃度

自然滲透過程中,水分子會從純水側透過半透膜遷移到高濃度的溶質測以平衡溶液的強度。針對膜而言,最後平衡點水壓稱為滲透壓。

溶液的滲透壓取決於溶質的類型和濃度,隨著進液被濃縮,將需要克服更高的滲透壓,這樣就需要施加更高的進水壓力迫使水分子透過膜,由於RO膜面上壓力極限之故,每一種溶液具有最大的實際濃度。

3.過量的懸浮物質

高懸浮物(不溶物)含量的物流將迅速汙染RO膜,需配置合適的預處理以優化這類物料的處理過程,這時在RO前通常設置超濾和微濾。

4.絕對分離

雖然RO是最精密的過濾過程並能分離最小的溶質,但仍不能製造完美的RO膜,溶質脫除率取決於其物質材料,雖然可以實現99.99%脫鹽率,但是要達到100%的分離要求是無法實現的。

如何預防膜損傷?

膜損傷可分為機械損傷及化學損傷。

機械損傷如:磨損、劃傷、水錘、背壓等等。

預防方法:保安過濾、管道沖洗來防止膜的磨損及劃傷;平穩升壓(30~60S)防止產生水錘現象;增加止回閥或調整純水箱位置防止產生背壓。

化學氧化損傷,膜接觸氧化性介質,包括:餘氯、臭氧、過氧化氫等氧化性物質,造成脫鹽率降低。

可利用活性碳吸附或採用焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)還原。

膜污染有哪些類型?要如何預防?

膜污染物一般可分為以下類型:懸浮物、膠體、成垢鹽、金屬氧化物、有機污染物、生物污染物等等。

預防方法:

懸浮物:採用多介質過濾、微濾處理。

膠體:絮凝過濾,活性碳吸附。

成垢鹽:酸化、軟化、阻垢劑。

金屬氧化物:主要是二價鐵離子和錳離子,採用錳砂過濾,選用適當的材料。

有機污染物:絮凝過濾,活性碳吸附,化學氧化,超濾。

生物污染物:氯化、臭氧、非氧化性殺菌劑、紫外線等。

更換家用RO機的RO膜工資好貴喔!可以自己DIY嗎?

當然可以啊!詳細步驟及分解圖如下:

 

1.關閉進水閥。

2.拔掉電源插頭。

3.將RO膜外殼兩端的快拆接頭旋開抽出PE管,即可將RO膜殼與RO機分開。

4.將膜殼兩端旋開取出舊膜,並用清潔的布擦乾淨RO膜殼內部備用。

5.以凡士林潤滑RO膜前端O-Ring及膜殼外殼端蓋兩端的O-Ring。

6.將潤滑後的RO膜插入膜殼,注意RO膜的O-Ring要在膜殼的進水口端。

7.依原來配管位置將PE管一一插回,再將快拆接頭旋緊。

8.打開進水閥,檢查並無漏水後再插上插頭,就大功告成了。

一般家商用的RO機有幾種規格可以選擇?有什麼搭配上要注意的事項?

一般家商用的RO機依造水量的不同可以區分為50 / 75 / 100 / 200 / 300 / 400 GPD 六種規格。其中50 / 75 / 100 GPD RO膜外殼及配件均可與1812通用。而200 / 300 / 400 GPD的機種因造水量較大,宜使用較大流量之PUMP作為動力來源。機器運行初期最需注意產/廢水比例之設定,以確保RO膜壽命以及節約水、電資源。

離子交換膜分為多少種類?

離子交換膜可分:框式、管式、卷式、中空纖維式。

為何在RO逆滲透的水機中必須先有前置過濾?又為何要定期更換?

如果逆滲透前沒有作好前置處理則滲透膜上容易有污物堆積,例如鈣、鎂、鐵等離子,造成逆滲透功能的下降;有些膜 (如polyamide)容易被氯與氯氨所破壞,因此在逆滲透膜之前需要活性碳及軟化器等前置處理。也就是為什麼前三道濾芯需要定期更換原因。

何謂RO淨水五道過濾流程?

  • 第一道濾心(P.P.過濾棉):
    符合美國NSF標準 5micron孔徑 P.P.棉處理,能將水中較粗之雜質如鐵、砂石、微生物、膠狀物...等淤泥去除。
  • 第二道濾心(顆粒活性碳):
    顆粒狀活性碳濾心具高性能吸收性,吸附面積特大能充份吸附水中之化學殘餘物,並可除臭、去異色、漂白劑氯、農藥及致癌物質三氯甲烷。
  • 第三道濾心(P.P.過濾棉):
    符合美國NSF標準 1micron孔徑 P.P.棉處理二次重覆過濾,徹底將RO所需的前置處理過濾完成能將水中較粗之雜質如鐵、砂石、微生物、膠狀物...等淤泥去除。
  • 第四道濾心(RO逆滲透膜):
    RO逆滲透膜為0.0001uM超微小孔徑,以逆滲透原理,將水中所含不純雜質如熱原、濾過性病毒、細菌、毒素化合物重金屬砷、鈷、鎘、汞,危害人體健康的物質過濾使雜質與純水分開。是目前人類所知最先進的濾水方法可完全過濾水中任何雜質.是提供安全飲用水最重要濾心。
  • 第五道濾心(後置活性碳):
    後置活性碳濾心,採用高品質活性碳,能吸附通過RO系統殘餘的極小有機物,使飲用水甘醇甜美。

請問RO廢水回收後可做為哪些用途?

1.冷卻水塔補充水(Cooling Tower Make-up)
2.洗滌塔(Wet Scrubber)
3.原水槽(自來水槽)
4.澆灌用水
5.初級純水槽

請問RO廢水值不值得回收,其考慮的原則為何?

廢水需先經分管分流處理

  1. 水量大、污染少的最值得回收
  2. 操作維護容易
  3. 經濟性
  4. 選擇人員專業能力較強之工程公司評估

RO水質為何偏酸性?

      純水設備出水偏酸原因詳解根據陶氏逆滲透膜的使用手冊,逆滲透膜無法過濾在水中的溶解的二氧化碳;對於水中溶解后的二氧化碳脫除率基本為0;當二氧化碳透過逆滲透膜進入產水中時,為了維持本身的碳酸鹽平衡,二氧化碳會發生逆反應,水解為碳酸根離子與碳酸氫根離子,從而造成水體的PH值下降,呈現偏酸。

      處理方式:1,二級逆滲透前,投放碳酸氫鈉,適當提高PH值,提高脫鹽率2,一級逆滲透則,增加脫氣塔,提高PH值,或者在純水線後增加混床,進行精緻處理。

請問什麼叫做回收率?

答:回收率在RO系統中有三種意思,一指膜元件標準回收率,二指膜元件實際回收率,三指系統回收率,以下分述之。

1.膜元件標準回收率為膜元件生產廠家在標準測試條件所採用的回收率。例如海德能苦咸水膜元件的標準回收率15%,海水膜元件的標準回收率10%。

2.膜元件實際回收率是膜元件實際使用時的回收率。為了降低膜元件的污染速度、保證膜元件的使用壽命,膜元件生產廠家對單支膜元件的實際回收率作了明確規定,要求每支l米長的膜元件實際回收率不要超過18%,但當膜元件用於第二級逆滲透系統水處理時,則實際回收率不受此限制,允許超過18%。

3.系統回收率是指逆滲透裝置在實際使用時總的回收率。系統回收率受給水水質、膜元件的數量及排列方式等多種因素的影響,小型逆滲透裝置由於膜元件的數量少、給水流程短,因而系統回收率普遍偏低,而工業用大型逆滲透裝置由於膜元件的數量多、給水流程長,所以實際系統回收率一般均在75%以上,有時甚至可以達到90%。

請問回收率越高越好嗎?

答:系統回收率越高則表示消耗的水量越少,不僅節約用水成本,也越環保,但回收率過高有可能會發生以下問題,必須小心防範。

1.產品水的脫鹽率下降。

2.可能發生微溶鹽的沉澱。

3.濃水的滲透壓過高,元件的產水量降低。

如何提高中型逆滲透裝置的系統回收率?

答:一般情況下,中型逆滲透裝置由於膜元件的數量少、給水流程短,因而系統回收率普遍偏低。如業主要求較高的系統回收率,以免造成水資源的浪費,此時在設計逆滲透排放一部分,其餘部分迴圈進入給水泵入口,此時既可保證膜元件表面維持一定的橫向流速,又可以達到用戶所需要的系統回收率。

但切不可通過直接調整給水/濃水進出口閥門來提高系統回收率,如果這樣操作,就會造成膜元件的污染速度加快,導致嚴重後果。

要如何確定系統回收率?

答:工業用大型逆滲透裝置由於膜元件的數量多、給水流程長,實際系統回收率一般均在70%以上,有時甚至可以達到90%。中型逆滲透裝置由於技術提升目前一般也均在50%以上。

應該主要根據以下兩點來確定系統的回收率。

1.根據膜元件串聯的長度。

2.根據是否有濃水迴圈以及迴圈流量的大小。

在系統沒有濃水迴圈時,一般按照以下規定:決定膜元件和系統回收率。

表 回收率和膜元件串聯數量
膜元件串聯數量/支 1 2 4 6 8 12 18
最大系統回收率/% <18 <32 <50 <58 <68 <80 <90

 

何謂系統脫鹽率?要如何計算系統脫鹽率?

答:系統脫鹽率是逆滲透系統對鹽的整體脫除率,它受到溫度、離子種類、回收率、膜種類以及其他各種設計因素的影響,因而不同的逆滲透系統的系統脫鹽率是不一樣的,其計算公式為:

(總的給水含鹽量-總的產水含鹽量)

系統脫鹽率= ×100%總的給水含鹽量

有時出於方便的原因,也可以用下列公式來近似估算系統脫鹽率

(總的給水電導率-總的產水電導率)

系統脫鹽率= ×100%總的給水電導率

以此近似估算得到的系統脫鹽率往往低於實際系統脫鹽率,因而經常在逆滲透系統驗收時引起爭議。

什麼叫背壓,產水背壓會有什麼不良後果?

答:在逆滲透水處理領域,背壓指的是產品水側的壓力大於給水側的壓力的情況。卷式膜元件類似一個長信封狀的膜口袋,開口的一邊粘接在含有開孔的產品水中心管上。將多個膜口袋捲繞到同一個產品中心管上,使給水水流從膜的外側流過,在給水壓力下,使淡水通過膜進入膜口袋後匯流入產品水中心管內。

      為了便於產品水在膜袋內流動,在信封狀的膜袋內夾有一層產品水導流的織物支撐層;為了使給水均勻流過膜袋表面並給水流以擾動,在膜袋與膜袋之間的給水通道中夾有隔網層。

      膜口袋的三面是用粘結劑粘接在一起的,如果產品水側的壓力大於給水側的壓力,那麼這些粘接線就會破裂而導致膜元件脫鹽率的喪失或者明顯降低,因此從安全的角度考慮,逆滲透系統不能夠存在背壓。

      由於逆滲透膜過濾是通過壓力驅動的,在正常運行時是不會存在背壓的,但是如果系統不正常或者故障停機,閥門設置或者開閉不當,那麼就有可能存在背壓,因此必須妥善處理解決背壓的問題。

為什麼高壓泵後面應設手動調節閥和電動閥門?

答:配製標準測試溶液的水源為逆滲透產水,因而幾乎不帶雜質,不存在膜元件被污染的問題。在實際使用時,除了二級逆滲透系統的進水是以一級逆滲透系統的產水作為原水外,其他逆滲透系統的進水幾乎都是經普通預處理後的原水。儘管預處理工藝去除了其中一部分雜質,但與標準測試條件下所用水源相比,其進水水質仍然較差。所以膜元件設計產水量應該小於標準產水量,此時如仍按標準產水量作為設計產水量,則逆滲透膜元件很快就會受到污染,造成膜元件損壞。

      為了避免上述情況的發生,膜元件生產廠家提供了設計導則,以使設計人員有據可依。設計指導則建議應根據不同的進水水源來選取不同的設計產水量。

      即使在實際使用時按照膜元件生產廠家提供的設計指導原則使用,但是逆滲透膜元件仍然會慢慢受到污染,當然在一段時間後可以通過化學清洗部分恢復其性能,但卻很難完全恢復其性能,所以有經驗的設計人員在設計時應該考慮到這一問題,此時應該選用能夠保證3年後達到設計產水量的給水泵,即需要設計更高壓力的給水泵,但系統初始運轉時不需要很高的壓力就可以達到設計產水量,所以系統在初始運行時給水泵壓力充足,隨著時間的推移,壓力逐漸減少,因此高壓泵後面應設手動調節閥來調節給水壓力。有些時候可以對給水泵設置變頻調節裝置,此時可以用變頻的方法來實現給水壓力的調節。

      高壓泵後面的手動調節閥在設置後一般不需要經常調節,在一段時間內基本上是保持在恒定的位置,在系統每次啟動時也不需要開閉此閥門。

      但是如果高壓泵後面沒有其他閥門,此時每次啟動系統時,高壓泵的高壓水源會直接衝擊膜元件,特別是在系統中存在空氣時就會產生“水錘”的現象,這樣容易造成膜元件的破裂。

      為了防止上述現象的發生,應該在高壓泵後面設電動慢開門,在啟動高壓泵後慢慢打開電動閥門,也即慢慢向系統的逆滲透膜上載入壓力,電動閥門應該是全開全閉閥門,其全開全閉時間是可以調節的,但一般設定為45~60s。所以從逆滲透膜元件的安全角度考慮應該設置電動閥門。

RO系統為什麼要設置自動沖洗功能?

答:給水進入逆滲透系統後分成兩路,一路透過逆滲透膜表面變成產水,另一路沿逆滲透膜表面平行移動並逐漸濃縮,在這些濃縮的水流中包含了大量的鹽分,甚至還有有機物、膠體、微生物和細菌、病毒等。在逆滲透系統正常運行時,給水/濃水沿著逆滲透膜表面以一定的流速流動,這些污染物很難沉積下來,但是如果逆滲透系統停止運行,這些污染物就會立即沉積在膜的表面,對膜元件造成污染。所以要在逆滲透系統中設置自動沖洗系統,利用乾淨的水對膜元件表面進行停運沖洗,以防止這些污染物的沉積。

逆滲透系統需要哪些常用儀錶?

答:為了使RO裝置能夠安全可靠地運行,便於運行過程中的監控,應該裝置必要的儀錶和控制設備,一般需要裝設的表計有溫度錶、壓力錶、流量表、pH表、電導率表、氯表、氧化還原電位表等,裝設的地點及其作用分述如下。

(1)溫度錶

給水溫度錶,因產水量與溫度有關,所以需要監測以便求出“標準化”後的產水量。大型設備應進行記錄,另外,溫度超過45℃會損壞膜元件,所以對原水加熱器系統應設超限報警、超溫水自動排放和停運RO的保護。

(2)壓力錶

給水壓力錶、第一段RO出水壓力錶、排水壓力錶用於計算每一段的壓降(也可裝設壓差表)並用於對產水量和鹽透過率進行“標準化”。鹽透過率、產水量和△P用於RO性能問題的分析。

5mm篩檢程式要安裝進出口壓力錶(也可裝設壓差表),當壓降達到一定值時(2bar)更換濾芯。

給水泵進出口壓力錶用於監測給水泵進出口壓力,進出口壓力開關用於在進口壓力低報警、停泵,出口壓力高(延時,以防閥門未打開)報警、停泵。

(3)流量表

產品水流量表在運行中監測產水量,每段應單獨裝設,以便於“標準化RO性能資料。產品水流量應有指示、累計和記錄,濃水排水流量表在運行中監測排水量,應有指示、累計和記錄。

從各段產品流量和排水流量可計算出各段的給水量、回收率和整個RO系統回收率,給水流量表主要用於RO=加藥量的自動調節(加酸、加阻垢劑、加亞硫酸氫鈉往往兩套RO共用),除經驗外還要給出信號用於比例調節。

(4)電導率表

給水電導率表、出水電導率表指示、記錄水的電導率,可設置報警,從給水電導率和出水電導率可估計出RO的脫鹽率。

(5)pH表

當給水需加酸防止生成CaCO3垢時,加酸後的給水需裝pH表在使用醋酸纖維素膜時,不僅為防止CaCO3垢生成,而且更重要的是維持最佳pH值。醋酸纖維素膜的pH值要求為5.7,除指示、記錄、設超限報警外,還可以自動控制不合格給水排放,並停運RO還可以與流量表配合對加酸系統進行比例積分調節。

(6)氯表

使用醋酸纖維素膜元件RO給水必須含有0.1~0.5mg/L殘餘氯,最大允許含氯量為lmg/L,因此給水必須裝設氯表,以指示、記錄、和超越報警。藥液箱要設液位元開關,低液位元報警,加酸可採用比例調節或比例積分調節,加阻垢劑等可採用比例調節,加藥泵與給水泵之間進行連鎖。

(7)氧化還原電位表

經加亞硫酸氫鈉消除餘氯的給水應裝設氧化還原電位表,應有指示、記錄、超限報警。

RO系統為什麼剛開機時,系統要不帶壓沖洗?

答:逆滲透系統在停止運行後,一般都要自動沖洗一段時間,然後根據停運時間的長短,決定是否需要採取停用保護措施或者採取什麼樣的停用保護措施。在逆滲透系統再次開機時,對於已經採取添加停用保護藥劑的系統,應該將這些保護藥劑排放出來,然後再通過不帶壓沖洗把這些保護藥劑沖洗乾淨,最後再啟動系統。對於沒有採取添加停用保護藥劑的系統,此時系統中一般是充滿水的狀態,但這些水可能已經在系統中存了一定的時間,此時也最好用不帶壓沖洗的方法把這些水排出後再開機為好。有時,系統中的水不是在充滿狀態,此時必須通過不帶壓沖洗的方法排淨空氣,如果不排淨空氣,就容易產生“水錘”的現象而損壞膜元件。

何謂膜分離?

      膜分離是在20世紀初出現,20世紀60年代後迅速崛起的一門分離新技術。膜分離技術由於兼有分離、濃縮、純化和精製的功能,又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易於控制等特徵,因此,目前已廣泛應用於食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域,產生了巨大的經濟效益和社會效益,已成為當今分離科學中最重要的手段之一。

  膜是具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統過濾的不同在於,膜可以在分子範圍內進行分離,並且這過程是一種物理過程,不需發生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米級,依據其孔徑的不同(或稱為截留分子量),可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜,根據材料的不同,可分為無機膜和有機膜,無機膜主要還只有微濾級別的膜,主要是陶瓷膜和金屬膜。有機膜是由高分子材料做成的,如醋酸纖維素、芳香族聚醯胺、聚醚碸、聚氟聚合物等等。

【膜分離優點】

  l 在常溫下進行

  有效成分損失極少,特別適用於熱敏性物質,如抗生素等醫藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮

  l 無相態變化

  保持原有的風味,能耗極低,其費用約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8

  l 無化學變化

  典型的物理分離過程,不用化學試劑和添加劑,產品不受污染

  l 選擇性好

  可在分子級內進行物質分離,具有普遍濾材無法取代的卓越性能

  l 適應性強

  處理規模可大可小,可以連續也可以間隙進行,工藝簡單,操作方便,易於自動化

  【膜分離技術發展史、現狀】

  l 發展史

  膜在大自然中,特別是在生物體內是廣泛存在的,但我們人類對它的認識、利用、類比直至現在人工合成的歷史過程卻是漫長而曲折的。我國膜科學技術的發展是從1958年研究離子交換膜開始的。60年代進入開創階段。1965年著手反滲透的探索,1967年開始的全國海水淡化會戰,大大促進了我國膜科技的發展。70年代進入開發階段。這時期,微濾、電滲析、反滲透和超濾等各種膜和組器件都相繼研究開發出來,80年代跨入了推廣應用階段。80年代又是氣體分離和其他新膜開發階段。

  l 現狀

  隨著我國膜科學技術的發展,相應的學術、技術團體也相繼成立。她們的成立為規範膜行業的標準、促進膜行業的發展起著舉足輕重的作用。半個世紀以來,膜分離完成了從實驗室到大規模工業應用的轉變,成為一項高效節能的新型分離技術。1925年以來,差不多每十年就有一項新的膜過程在工業上得到應用。

  由於膜分離技術本身具有的優越性能,故膜過程現在已經得到世界各國的普遍重視。在能源緊張、資源短缺、生態環境惡化的今天,產業界和科技界把膜過程視為二十一世紀工業技術改造中的一項極為重要的新技術。曾有專家指出:誰掌握了膜技術誰就掌握了化學工業的明天。

  80年代以來我國膜技術跨入應用階段,同時也是新膜過程的開發階段。在這一時期,膜技術在食品加工、海水淡化、純水、超純水製備、醫藥、生物、環保等領域得到了較大規模的開發和應用。並且,在這一時期,國家重點科技攻關項目和自然科學基金中也都有了膜的課題。

  目前,這一潛力巨大的新興行業正在以蓬勃的激情挑戰市場,為眾多的企業帶來了較為顯著的經濟效益、社會效益和環境效益。

  【常用的膜分離過程】

  l 微濾

  鑒於微孔濾膜的分離特徵,微孔濾膜的應用範圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他污染物,以達到淨化、分離、濃縮的目的。

  具體涉及領域主要有:醫藥工業、食品工業(明膠、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等)、高純水、城市污水、工業廢水、飲用水、生物技術、生物發酵等。

  l 超濾

  早期的工業超濾應用於廢水和汙水處理。三十多年來,隨著超濾技術的發展,如今超濾技術已經涉及食品加工、飲料工業、醫藥工業、生物製劑、中藥製劑、臨床醫學、印染廢水、食品工業廢水處理、資源回收、環境工程等眾多領域。

  l 納濾

  納濾的主要應用領域涉及:食品工業、植物深加工、飲料工業、農產品深加工、生物醫藥、生物發酵、精細化工、環保工業……

  l 反滲透

  由於反滲透分離技術的先進、高效和節能的特點,在國民經濟各個部門都得到了廣泛的應用,主要應用於水處理和熱敏感性物質的濃縮,主要應用領域包括以下:食品工業、牛奶工業、飲料工業、植物(農產品)深加工、生物醫藥、生物發酵、製備飲用水、純水、超純水、海水、苦咸水淡化、電力、電子、半導體工業用水、醫藥行業工藝用水、製劑用水、注射用水、無菌無熱源純水、食品飲料工業、化工及其它工業的工藝用水、鍋爐用水、洗滌用水及冷卻用水。

  l 其他

  除了以上四種常用的膜分離過程,另外還有滲析、控制釋放、膜感測器、膜法氣體分離等。

應用RO薄膜時,常用的關鍵術語有那些?

A:應用RO薄膜時,一般常用的關鍵術語有以下

回收率:

膜系統中給水成為產水或透過液的百分率。膜系統的設計是基於預設的進水水質而定的,初始的調節設在濃水管道上的濃水閥可以設定回收率。回收率常常設定在最大值以便獲得最大的產水量,但是應該以膜系統內不會因鹽類等雜質的過飽和發生沉澱為它的極限值。

 

脫鹽率:通過膜系統進水中除去固體濃度的百分率。

 

透鹽率:脫鹽率的相反值,它是進水中溶解性的成份(污染物)透過膜的百分率。

 

滲透液:經過膜系統產生的淨化產水。

 

流量:流量是指進入膜元件的進水流率,常以每分鐘加侖數表示(gpm)。濃水流量是指離開膜元件系統的未透過膜的那部分的“進水”流量。這部分濃水含有從原水水源帶入的可溶性的組份,常以每分鐘加侖數表示(gpm)。

 

通量:單位膜面積上透過液的流率,通常以每天每平方英尺加侖數表示(gfd)。

 

稀溶液:淨化後的水溶液,為RO系統的產水。

 

濃溶液:苦鹹水溶液如RO系統的進水。

設計RO系統時,應注意哪些會影響RO膜性能的因素?

產水通量和脫除率是RO過程中的關鍵參數,針對特定系統條件,水通量和脫除率是膜的本質特性,而膜系統的水通量和脫除率則主要受壓力、溫度、回收率、進水含鹽量和pH值影響。

 

壓力的影響

進水壓力影響RO膜的產水通量和脫鹽率,我們知道滲透是指透過膜從稀溶液側進入濃溶液側的水分子流動,反滲透技術即在進水水流側施加操作壓力以克服自然滲透壓。當高於滲透壓的操作壓力施加在濃溶液側時,水分子自然滲透的流動方向就會逆轉,部分進水(濃溶液)通過膜成為稀溶液側的淨化產水。(參見圖1)


正如圖2所示,透過膜的水通量增加與進水壓力的增加有直線的關係,增加進水壓力也增加了脫鹽率,但是如圖2所示,兩者間的變化,沒有線性關係。

由於RO膜對進水中的溶解性鹽類不可能絕對完美,總有一定量的膜透鹽量,隨著壓力的增加,因為膜透過水的速率比傳遞鹽分的速率快,這種透鹽率的增加得到迅速地克服。

但是,通過增加進水壓力提高鹽分的排除率有上限限制,正如圖2脫鹽率曲線的平坦部分所示那樣,超過一定的壓力值,脫鹽率不再增加,某些鹽分還會與水分子耦合一同透過膜。


溫度的影響

如圖3所示,膜電導對進水溫度的變化非常敏感,隨著水溫的增加,水通量幾乎線性地增大,這主要歸功於透過膜的水分子擴散能力增加。

增加水溫會導致脫鹽率降低或透鹽率增加,這主要是因為鹽分透過膜的擴散速率會因溫度的提高而加快所致。

膜元件能夠承受高溫的能力增加了其操作範圍,這對清洗操作也很重要,因為可以採用更強和更快的清洗程式,FILMTEC™ FT30超薄複合膜和醋酸纖維素(CA)膜的pH和溫度範圍的比較詳見圖4。


塩濃度的影響

滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度和種類的函數,鹽濃度增加,滲透壓也增加,因此需要逆轉自然滲透流動方向的進水驅動壓力主要取決於進水中的含鹽量。圖5表明,如果壓力保持恒定,含鹽量越高,通量就越低,滲透壓的增加抵銷了進水推動力,同時如圖5所示,水通量降低,增加了透過膜的鹽通量(降低了脫鹽率)。

回收率的影響

通過對進水施加壓力當濃溶液和稀溶液間的自然滲透流動方向被逆轉時,實現反滲透過程。如果回收率增加(進水壓力恒定),殘留在原水中的含鹽量更高,自然滲透壓將不斷增加直至與施加的壓力相同,這將抵銷進水壓力的推動作用,減慢或停止反滲透過程,使滲透通量降低或甚至停止(參見圖6)。

任何RO系統最大可能的回收率並不取決於滲透壓的限制,往往取決於原水中的含鹽量和它們在膜面上要發生沉澱的傾向,最常見的微溶鹽類是碳酸鈣、硫酸鈣和矽,應該採用原水化學處理方法阻止鹽類結垢。


pH值的影響

各種逆滲透膜適用的pH值範圍相差很大,像FILMTEC™FT30這樣的超薄複合膜與醋酸纖維素膜相比,在更寬廣的pH值範圍內是穩定的,因而,具有更大的操作範圍(請見圖4)。

膜脫鹽率特性取決於pH值,水通量也會受到影響,圖7表明FILMTEC FT30膜在寬廣的pH範圍內水通量和脫鹽率相當穩定。正如圖4顯示的那樣,與醋酸纖維素膜相比,FT30在很寬的pH範圍內所具有的穩定性允許我們採用更強烈、更快和更有效的化學清洗程序。

影響膜過濾效果的因素有哪些?

RO系統中,去除所有主觀的設備因素,影響RO膜過濾效果的客觀因素如下:

-溫度:於高溫操作下會加速膜的劣化、組織軟化,現有技術下膜耐溫可達 40℃以上(1971)。

-操作壓力:高操作壓力可提高膜的產水、脫鹽率,但壓力過高會使膜壓縮緊閉,進而阻礙流體通過而裂化。

-過濾濃度:當有機物濃度增加,與膜表面發生交互作用 (如吸附) 時,水通過量便會降低。

-pH值:進流液體因pH值不同會使水中溶質之溶解性改變,並可能造成膜的水解。

-積垢 (Fouling):因溶質或外來物質沉積而在膜表面形成膠狀體,使流通量或水質變差,需進行化學清洗或更換。

我是茶攤飲料店的業者,請問要如何選擇適合我的RO膜?

      一般飲料店或茶攤的RO膜選用通常視其營業需求的流量來設計,為了方便使用者挑選流量大小適合的RO膜,製造廠商在產品規範中都會註明該產品的產水量數據,以下舉Filmtec所產製的一般常見規格的RO膜為例:

產品 元件編號 產水量GPD 最低脫鹽率Cl% 穩定脫鹽率Cl%
TW30-4021 80608 900 98 99.5
TW30-4040 80610 2400 98 99.5
TW30-1812-50 80722 50 98 98
BW30-400 98650 10500 98 99.5

 

以表列的TW30-4040而言實際最大產水可到2200-2400GPD (視壓力而定),但一般計算概略流量建議以1500GPD為準。

再以BW30-400而言,一支8040膜實際最大產水可到約1噸/時 (10500GPD),但一般計算概略流量建議以9000GPD為準。

註:GPD,加崙/每天。

R.O膜孔徑到底有多精密?

人的頭髮男女約略於50~70micron(um)微米(1微米=萬分之一公分),大腸菌類約0.5m(um)微米,濾過性病毒約0.02m(um)微米,重金屬約0.005m(um)微米,R.O膜約0.0001m(um)微米,從以上的數據,讓我們得知R.O膜是以篩選的作用,其精密之程度為人類高科技的結晶,對於所造出來的純水無任何雜質污染。

R.O膜的壽命有多久?

這要取決於用戶的水質內含有何種物質,配合相關的前置處理及平時的清洗、保養,以及T.D.S(總溶解固體量)的高、低。通常一般的水質其T.D.S值如是在100ppm以內的狀況下,其總造水量(純水)約在5,000加侖左右, 而用戶如果在2年內就用掉了5,000加侖的純水,當然2 年後其R.O膜就老化了;反過來講如用戶是在5年後才用完5,000加侖的水,那麼R.O膜的壽命自然是在5年以上的壽命了。

如何使RO膜不易結石?

正確地使用廢水比。
1.以往RO機大多使用300的廢水比,原因是以往使用的RO膜大多為35GD。
2.現在製膜技術進步,RO膜造水量已增大至50GD、70GD,所以廢水比也應跟著增大至450及600。 3.以ASPRING 50 GD膜為例:實際造水量比標示值還大,如下表:

壓力\性能 造水量 濾除率
600PSI 58.4 GD 99%
70PSI 70.2 GD 99%

(1)一般正常使用為70PSI壓力,造水量為70 GD。

(2)廢水為產水之3倍。70 GD*3=210 GD=550 ml/min,所以適合廢水比為550。

※使用ASPRING 50 GD RO膜,建議使用大於450之廢水比,RO膜將不易結石。

如何判斷膜管的阻塞及更換?

FILMTEC膜管之偵測

阻塞要項

阻塞現象

阻塞原因

硬度沉積
CaCO3
MgCO3

純水量降低、去除率降低、壓力降提高

鹼度太高、pH高(9以上) 、回收比太高

細菌污染

臭味、膜管有黏體、純水量降低、去除率不變

原水有菌

鐵污染

膜管端呈褐色、純水量降低、去除率不變

進水含鐵離子

雜質

膜管端有雜質、純水量降低去除率降低、高純水量低去除率

濾芯效果欠佳

活性碳

膜管端黑色顆粒、純水量降低去除率降低、高純水量低去除率

活性碳濾芯品質欠佳

化學作用(膜破壞)

純水量很大、去除率很差

氯氧含量太高、進水含強氧化劑、pH長時間過高或過低

 

膜管之清洗

原因:膜管使用一段時間後,因前處理不周全,或停機過長,容易造成各種膜阻塞,如礦物質、
   微生物、膠質及無機物等。
現象:純水量降低或去除率降低,或二者同時發生。若因前處理異常如壓力控制或泵浦異常,或
   濾芯阻塞,均會造成同樣造水異常現象,以宜先檢視前處理後,再檢視膜管。
時機:1.純水量降低10-12%。
    2.去除率明顯下降。

逆滲透裝置運行啟動前需做哪些檢查?

答:逆滲透裝置運行啟動前需做好以下檢查,可常保系統運作正常無誤。

1.在將給水送入RO系統之前,預處理系統必須運行得很正常,且必須滿足所有導則,必須肯定向系統加入的化學藥品的純度是符合要求的。

2.在低壓、小流量下將系統中的空氣排出。

3.檢查系統有無洩漏。

4.啟動給水泵,在低於50%給水壓力下沖洗,直至排水不含保護液。

5.慢慢增加給水壓力並調整排水減壓控制閥,直到滿足設計的回收率。

6.當系統達到設計條件後,核查濃水的LSI。

7.當系統穩定運行後(大約0.5~1h運行時間),記錄所有運行條件。