閆光明， 李桂枝
(北京工業大學 建筑工程學院， 北京 100022)

　　摘　要：采用納濾膜對某市政自來水和另兩種中、高硬度的配水進行了軟化處理。結果表明，在操作壓力為0.75 MPa，進料液溫度為5～20℃，單支膜回收率為20%時的膜分離效果最佳。采用一級納濾膜處理工藝可以滿足中、低壓鍋爐所需軟化水的水質要求，而采用二級納濾膜處理工藝可以滿足蒸汽鍋爐所需軟化水的水質要求。
　　關鍵詞：納濾膜；工作參數；中、低壓鍋爐；軟化水
　　中圖分類號：TU991.26
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)09-0045-02

1 試驗方法

1.1 工藝流程
　　試驗工藝流程：原水→活性炭柱→保安過濾器→泵→納濾膜→出水。
　　其中活性炭柱用于吸附水中的余氯，保安過濾器用于進一步去除水中雜質以減輕納濾膜負荷，納濾膜采用美國OSMONICS的HL4040F型納濾膜。
1.2 水質
　　試驗水質見表1。

表1 試驗水質 項 目 硬度(mgCaCO₃/L) 電導率(μS/cm) 堿度(mgCaCO₃/L) Ca²⁺(mg/L) Mg²⁺(mg/L) 市政自來水 160.5 235 142.9 42.07 13.73 中硬度配水 309.5 390 252.5 79.70 26.89 高硬度配水 515.9 660 395.3 134.50 43.50

1.3 試驗內容
　　通過對市政自來水的處理確定影響膜分離的因素和膜分離的最佳工作參數。通過對三種水樣的處理確定不同中、低壓鍋爐所需的處理工藝流程。

2 結果與分析

2.1 影響膜分離的因素
　　① 操作壓力
　　膜的脫鹽率、脫硬度率、脫堿度率經過峰值0.75MPa后有所回落并趨于穩定(見圖1)，這可以用溶解—擴散模型解釋。雖然隨著操作壓力的增大膜的產水量也不斷增大(見圖2)，但在實際應用中為延長膜的使用壽命和降低能耗，操作壓力不宜過大。

　　② 溫度
　　溫度與脫除率、膜通量的關系分別見圖3、圖4。
　　保持合理的料液溫度對膜的脫除率有重要影響。根據溶解—擴散模型，溫度升高則膜內的通道由于聚合物分子鏈段運動劇烈而變大，使溶劑更容易透過，從而引起膜通量的上升。同時，由于水是在氫鍵作用下以締合體(cluster)形式存在的，而這種締合體的大小取決于溫度，提高料液溫度后水的締合體尺寸變小，使其容易在壓力作用下透過膜而引起膜通量的上升；鹽離子也是以水合物的形式存在的，溫度的升高使水合離子的半徑減小，這就增大了鹽離子的透過率，從而引起截留率的下降。通過試驗確定出最佳料液溫度為5～20 ℃。

　　③ 回收率
　　對于每一支膜都希望有較高的回收率，這樣在整個膜系統中可以提高系統的回收率，降低系統造價，但是過高的回收率又會降低膜的出水水質、增加膜的濃差極化度。通過試驗確定出單支膜的最佳回收率為20%。
2.2 納濾膜對水的軟化效果
　　針對三種水樣進行了納濾膜軟化水的效果試驗，以確定其用于中、低壓鍋爐軟化水的工藝流程。
　　① 熱水鍋爐所需軟化水的制取
　　《中低壓鍋爐水質標準》(GB 1576—85)規定熱水鍋爐的補給水采用化學處理后其硬度應低于60 mgCaCO₃/L。據此標準擬采用納濾膜一級過濾對三種水進行處理，對出水水質進行了 分析(見表2)。?
　　試驗表明，采用一級納濾膜過濾就可以滿足熱水鍋爐補給水的水質要求，故確定的工藝流程見圖5。

表2 一級納濾膜軟化效果 項 目 硬度(mgCaCO₃/L) 電導率(μS/cm) 堿度(mgCaCO₃/L) Ca²⁺(mg/L) Mg²⁺(mg/L) 市政自來水 21 49 24 4.2 2.78 中硬度配水 34 70 42 7.2 3.89 高硬度配水 55 110 67 13 5.96

　　②蒸汽鍋爐所需軟化水的制取
　　《中低壓鍋爐水質標準》(GB 1576—85)規定蒸汽鍋爐的補給水采用化學處理后其硬度應低于3mgCaCO₃/L。此標準對水質要求比熱水鍋爐高，擬采用二級納濾膜過濾對三種水樣進行處理，對其所產水的水質進行了分析(見表3)。

表3 二級納濾膜軟化效果 項 目 硬度(mgCaCO₃/L) 電導率(μS/cm) 堿度(mgCaCO₃/L) Ca²⁺(mg/L) Mg²⁺(mg/L) 市政自來水 1.0 15 2.0 0.56 0.09 中硬度配水 2.0 17 2.5 0.7 0.15 高硬度配水 2.8 21 5.0 0.82 0.92

　　采用二級納濾膜過濾，出水水質可以滿足蒸汽鍋爐所需軟化水水質標準，由此確定的工藝流程見圖6。

　　綜上所述，納濾膜能有效地去除硬度，采用納濾膜處理中、低壓鍋爐軟化水在技術上是可行的。

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　　收稿日期：2002-02-24