高規格彗星式纖維濾料生產廠家電驅動膜(ED)的污染問題分析

　　高規格彗星式纖維濾料廠家電驅動膜(ED)的污染問題分析。與進水指標相關的另一部分，就是膜系統的污染問題，這個問題是業主或者設計單位考慮的重點，直接影響著項目的運行穩定性、后期維護成本。

　　ED系統的運行和維護，整體越來越趨于簡單化，便捷化。目前行業涉及的科研人員、推廣企業明顯增加，是一個好的良性循環。

　　針對于電驅動膜的污染問題，盡管目前少數ED廠家配套研發團隊，涉及這些基礎工作的研究，但這些研究數據更多地服務于公司內部，很少會共享出來。

　　目前能查到的信息或者系統化的理論研究數據，更多地源于高校、院所等科研平臺發表的資料。

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　　ED-污染問題

　　ED系統的污染形式跟目前其它膜技術完全相似。主要為：輔助設備污堵、膜組器隔室污堵、電極板污堵或腐蝕、膜表面污染、膜孔道污染。

　　目前對于ED的研究，陰膜/陽膜表面、內部的膜污染研究為主流。而且表征這些膜污染的方式主要有：脫鹽濃縮性能、電阻、交換容量、Zeta電位、掃描電鏡等。

　　輔助設備污堵主要體現為保安過濾器污堵，一般為進水懸浮物過高。

　　膜組器隔室污堵主要為保安過濾后殘留的懸浮物堆積、部分雜質析出等造成污堵。

　　電極板污堵或腐蝕主要跟電極板選型、極水溶液組成有直接關系。

　　目前對于電驅動膜系統的污染問題，更多地是研究組器內的污染問題。針對于這一部分的分析，系統一般都可以很明顯的通過運行參數把問題反饋出來。主要監測參數：膜堆運行壓力、運行流量、運行電流、運行電壓等。

　　上述這些指標的變化，在后期運行維護中，可以直接用來確認是否在線清洗、離線清洗、拆洗。

　　在目前電驅動膜的應用過程中，只要在合理的系統設計指標范圍內，基本在線沖洗或化學清洗即可滿足工況要求。

　　基于近幾年材料、裝配水平的提高，工程經驗的積累，目前ED的產品和系統有了一定量質的變化。針對于ED系統的后期維護，非常便捷，與常規的RO系統維護無異。

　　從目前ED污染的類別來分，依然以無機污染、有機污染、微生物污染等為主。這些污染可能造成膜電阻增加、系統能耗增大、隔室阻力增大、膜性能衰減等一系列問題，嚴重時，導致裝置無法正常運行。

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　　ED-無機污染問題

　　電驅動膜濃縮過程中，無機污染主要考慮無機結垢的風險，常規為難溶性無機鹽、極化過程中氫氧化物沉淀等。

　　與此同時，上一篇文章提到的鐵、錳等也可以算在無機污染風險中。這一類容易形成膠體或膠狀類的風險因素，最好在前面預處理過程中進行處理，當然這個是非常理想的狀態。

　　無機污染多數會造成隔室的污堵、膜表面和膜通道的污染等問題。其中無機結垢的風險中，國內的研發數據顯示：基本是對電驅動膜組器中的陽離子交換膜有主要影響。

　　針對于極室結垢風險，現在在電驅動膜的系統中，存在頻繁倒極電滲析(EDR)的技術，可以有效防止陰極液沉淀的產生，同時對于系統內的一些極化沉淀也有一些處理作用。這類產品技術具有優異的自清洗功能，但是會犧牲一定的處理量，因為正反向運行需要一定的工藝切換運行時間。

　　針對于難溶性的無機鹽濃縮，目前的主流處理方式：1. 配套對應的預處理系統，進水離子濃度根據濃縮濃度反推進水要求;2. 減低濃縮濃度。3. 配套使用一些特種單價分離型離子交換膜產品或設備。

　　ED系統正常很少添加阻垢劑來降低無機結垢風險，但在某些特定的系統，某些ED廠家也有考慮添加阻垢劑，常規均為非離子型阻垢劑，這類阻垢劑需要做特定開發。

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　　ED-有機污染問題

　　對于常規膜技術而言，有機污染一般風險系數比較高，或者比較難預測，這類污染主要也是針對于膜的污染，而且更多地是對陰膜的污染。

　　ED的作用之一是實現帶電組分和不帶電組分的有效分離，所以造成ED膜有機污染的很多是帶電的有機物類別。在水處理系統中，帶電的有機物大多數帶負電，容易對陰膜造成污染，分為膜表面的吸附污染，膜孔內的污堵。

　　綜合國內一些研究數據，有機污染的類別，根據主鏈主要分為脂肪型和芳香型，這些類有機物對ED膜污染風險較高。針對于污染機理，也有團隊大致提出二點：1. 有機物與膜之間的相互作用;2. 有機物的幾何形貌。

　　相互作用主要體現在膜與有機物之間的親和力、靜電作用。親和力一般為芳香族物質，陰膜多具有芳香環結構，彼此間會有一定的親和力，有共軛作用。靜電作用主要為帶電的有機物，與膜之間有很好的靜電作用，吸附于膜表面。

　　有機物的幾何形貌，簡單來說，就是膜孔徑大小與有機物分子的比較，對膜造成的影響，可能是沉積在表面或者膜孔內。

　　ED行業，我們會發現：很少有廠家會指出來ED進水COD指標需要嚴格控制在某指標以內。他們會提某些具體的類別及其含量的要求。

　　首先：陰離子表面活性劑，如高濃度的SDBS、APAM，在某些研究數據下顯示，針對于常規的膜產品，這類物易造成膜表面和膜孔內部的雙層污染，從而膜的有通道面積下降，膜電阻增大，而且這類污染一般較難清洗恢復。

　　其次：長碳鏈有機酸，如辛酸、癸酸等，通過國內的研究發現，分子量越大，碳鏈越長，越容易污染。這類物質低的流動性或溶解性導致他們更容易吸附在膜表面，形成一定的有機層，造成膜電阻增大，而且高電流密度時，有機層形成越快，污染也越容易。

　　第三：有機溶劑，如丙酮、甲苯等，溶劑對于ED膜的影響國內研究相對少一些，對于種類、濃度而涉及的正交實驗比較多。部分溶劑會造成膜的溶脹，長期運行容易導致膜變形，在國內目前主流的一些螺桿鎖緊的系統，它會慢慢地導致膜堆受力不均勻，從而出現滲漏、燒膜等現象。

　　第四：油和油脂類物質，如：硅基類物質，這類有機物容易吸附在膜表面，對膜的電阻和處理量能力影響非常迅速，盡管很多時候能用堿性的清洗藥劑清洗恢復，但是頻繁的堿洗對普通的膜壽命存在一定的影響。

　　有機物污染，一直以來都是有機膜材料致力于解決的問題。電驅動膜技術作為膜技術末端的處理工藝，同時也是主要的脫鹽、濃縮工藝，目前很多ED廠家也在研發系列特種膜產品，而且也有一些產品面市。

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　　結束語

　　現在電驅動膜系統的運行和維護，整體越來越趨于簡單化，便捷化。在運行風險的控制方面，基本都可以配套合理經濟的解決方案。

　　無機污染，這類風險可預測性較高。最常用的還是通過預處理的工藝配套來解決，其次是膜的選擇、組器或工藝的特殊設計來控制。

　　有機污染，相對復雜一些。除了一些常規類別的物質，未知的系統則需要進行廠家的系統化評估，或者連續的小試、中試化過程驗證。

　　在各類污染存在的情況下，清洗的操作不可避免。清洗藥劑的選擇、濃度的配置、工藝的設計等也是大家選擇優化的方式，如：特殊清洗藥劑、氣洗、反洗、大流量沖洗等。

　　ED系統整體具有較高的靈活性，除了常規的在線清洗、離線清洗，在某些運行條件非常惡劣的工藝系統中，它還可以進行拆洗，這一點與RO膜維護存在明顯的差異。

　　合理的預處理工藝配套、優化的ED系統設計、特種的ED膜材料和組器開發，是目前ED行業同步進行的三部曲。

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