周玲，馮國楨
（巨化集團(tuán)公司制藥廠，浙江 衢州 324004）

　　摘　要：電滲析器運(yùn)行一段時(shí)間后出水偏酸性，分析原因，主要是膜污染嚴(yán)重，導(dǎo)致濃差極化造成。結(jié)合本廠實(shí)際進(jìn)行相應(yīng)處理，并提出了一系列預(yù)防措施以保證水質(zhì)。同時(shí)也介紹了一種測(cè)定極限電流的簡(jiǎn)單方法。
　　關(guān)鍵詞：水處理；純水；電滲析；濃差極化
　　中圖分類號(hào)：TU991.26⁺3
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　文章編號(hào)：1009-2455（2001）02-0018-02

概述

　　我廠的純水處理系統(tǒng)1994年10月建成投產(chǎn)。具體如下：
　　產(chǎn)水流程如圖1：

　　本純水制備系統(tǒng)原為SMZ產(chǎn)品配備的，后因生產(chǎn)需要，純水供其它藥品生產(chǎn)用。采用每日開車4h，每4h倒換電極一次的方法保持純水系統(tǒng)運(yùn)行。

1 存在問題

　　該系統(tǒng)自1997年底向制藥廠制劑車間供水，1998年3月出現(xiàn)出水偏酸性的現(xiàn)象。分析原因時(shí)采用倒溯法。首先排除取樣污染因素，原取樣在貯罐處取，因貯罐放空存在缺陷，改為離子交換柱后直接取樣，分析結(jié)果表明出水仍偏酸性，但其他項(xiàng)目均在指標(biāo)范圍內(nèi)。檢查電滲析器出水，水的pH為5。最后檢查原水，呈中性。因此判斷問題是電滲析器故障。采用2％鹽酸循環(huán)沖洗兩次，再?zèng)_洗24h，產(chǎn)水依然偏酸。將運(yùn)行電壓降低至70V，依然不能解 問題。檢查電滲析器，發(fā)現(xiàn)電滲析器進(jìn)水管內(nèi)壁有有機(jī)附著物。

2 原因分析

　　電滲析器的工作原理是在外加電場(chǎng)作用下，利用陽、陰離子交換膜的選擇透過性，使一部分離子透過離子交換膜從一個(gè)室遷移到另一個(gè)室，從而使一部分水淡化，一部分水濃縮。電滲析器的構(gòu)造示意圖如圖2所示，在正負(fù)兩電極間交替的平行放置陽離子交換膜、陰離子交換膜。

　　陽膜由帶負(fù)電荷的酸性活性基團(tuán)的陽離子交換樹脂構(gòu)成，能選擇性地使陽離子透過，陰離子不能透過；陰膜由帶正電荷的堿性活性基團(tuán)的陰離子交換樹脂構(gòu)成，能選擇性地使陰離子透過，陽離子不能透過。由于與離子交換膜所帶電荷相反的離子能穿過膜，（稱為反離子遷移）使一部分水淡化，一部分水濃縮。
　　由于反離子在膜內(nèi)遷移數(shù)大于它在溶液中遷移數(shù)，在膜兩側(cè)形成反離子的濃度邊界層，當(dāng)電流密度增加到一定程度時(shí)，膜界面處反離子濃度趨于0，為保持離子遷移的平衡，將迫使水離解而由H+來傳遞電流，這就是電滲析的濃差極化現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生極化時(shí)，由于產(chǎn)生OH-的作用，在膜表面易形成沉淀，導(dǎo)致膜性能惡化，并且會(huì)改變水的pH值，影響出水質(zhì)量。即使工作電流不超極限電流，也會(huì)因水流分布不勻、懸浮物堵塞使水流不暢等原因造成局部極化，引起上述結(jié)果。由此可知電滲析出水偏酸的根本原因是濃差極化。
　　由于電滲析器進(jìn)水管內(nèi)壁有有機(jī)附著物，生產(chǎn)過程中雖定期倒轉(zhuǎn)電極，但未經(jīng)常測(cè)定極限電流以調(diào)整工作電流，結(jié)合系統(tǒng)檢查，確定本廠造成濃差極化的原因是由于預(yù)處理系統(tǒng)存在缺陷，加之操作經(jīng)驗(yàn)不足，致使膜污染較嚴(yán)重，從而導(dǎo)致電滲析器生產(chǎn)一段時(shí)間后出水出現(xiàn)偏酸性的現(xiàn)象。

3 解決措施

3.1 清洗
　　將電滲析器解體清洗，發(fā)現(xiàn)電滲析膜（特別是陰膜表面）形成厚厚一層沉淀物。采用將膜浸入2％鹽酸溶液24h，然后用水沖洗至中性后裝回。解體清洗一年一次。重新組裝后要測(cè)定極限電流，每半年用2％的鹽酸清洗一次。
3.2 控制電流密度
　　為不發(fā)生（或盡可能減少）濃差極化，只要以低電流密度運(yùn)行即可。但這樣操作卻使裝置顯得過大，不經(jīng)濟(jì)。只有運(yùn)轉(zhuǎn)電流密度較接近極限電流密度時(shí)，才最經(jīng)濟(jì)（1）。根據(jù)研究，極限電流密度與鹽濃度呈正比，與擴(kuò)散層厚度呈反比。因此在實(shí)際操作時(shí)，須根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)變化、流量變化及溫度改變，隨時(shí)測(cè)定極限電流密度，調(diào)整工作電流在極限電流的85％。
　　測(cè)定極限電流密度的方法有電流——電壓曲線法、電流——溶液pH法。其中以第一種方法使用范圍廣。但有時(shí)該法得出曲線拐點(diǎn)不明確。利用下述方法可得重現(xiàn)性良好的尖銳峰值[2]。
　　因?yàn)?br> 　　　　　　V=Vc+Vp+Ve+RI （1）
　　式中：
　　　R——膜與液體總電阻，單位歐姆；
　　　I——電流，A；
　　　Vc——膜電位，V；
　　　Vp——極化電壓，V；
　　　Ve——電極電壓，V；
　　　V——電滲析槽電壓，V。
　　 則
　　　　　　　V／I=（Vc+Vp+Ve）／I+R （2）
　　固定流速、水溫等運(yùn)行條件，改變電流數(shù)值，測(cè)定電滲析槽電壓。
　　以1／I為橫軸，V／I為縱軸作圖，在極限電流密度處直線斜率有明顯變化?？傻弥噩F(xiàn)性良好的尖銳峰值。
3.3 過濾系統(tǒng)的處理
3.3.1 予過濾器的處理
　　經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)進(jìn)水側(cè)有大量懸浮物，濾料上層10-15cm間隙有大量懸浮物截留（肉眼可見），而且濾料層高度不符合規(guī)范要求（接觸雙層濾料要求石英砂高度400-600mm，無煙煤高度400-600mm）。原石英砂高約300mm，無煙煤高度約400mm。采用更換部分被污染濾料，補(bǔ)足石英砂濾料高度至600mm（濾料裝好運(yùn)行24h后測(cè)濁度＜lmg/L）。
　　規(guī)定每天均須進(jìn)行反沖洗操作，不定期檢查出水濁度。
3.3.2 精密過濾器的處理
　　經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)線繞式蜂房濾芯外側(cè)可見有機(jī)懸浮物也很多。處理方法：采用清水沖洗、輕刷，除去黏附物。規(guī)定半個(gè)月拆洗一次，定期檢查出水濁度。

4 結(jié)果

　　采用上述方法后至今未出現(xiàn)電滲析出水偏酸現(xiàn)象。減少了因水質(zhì)不合格造成的藥品損失，縮短了水處理不正常停車時(shí)間。為原料藥和制劑藥品生產(chǎn)提供了純水水質(zhì)保障。

參考文獻(xiàn)：
　?。?］聞瑞梅，王在忠.高純水技術(shù)［M］北京：科學(xué)出版社，1988.
　　［2］（日）井出哲夫，等.水處理工程理論與應(yīng)用［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1986.

　　作者簡(jiǎn)介：周玲（1972-），女，助理工程師，1992年畢業(yè)于浙江工業(yè)大學(xué)浙西分?；瘜W(xué)工程專業(yè)，目前在巨化集團(tuán)公司制藥廠工作。
　　收稿日期：2001-01-11