閆光明， 李桂枝
(北京工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院， 北京 100022)

　　摘　要：采用納濾膜對(duì)某市政自來(lái)水和另兩種中、高硬度的配水進(jìn)行了軟化處理。結(jié)果表明，在操作壓力為0.75 MPa，進(jìn)料液溫度為5～20℃，單支膜回收率為20%時(shí)的膜分離效果最佳。采用一級(jí)納濾膜處理工藝可以滿足中、低壓鍋爐所需軟化水的水質(zhì)要求，而采用二級(jí)納濾膜處理工藝可以滿足蒸汽鍋爐所需軟化水的水質(zhì)要求。
　　關(guān)鍵詞：納濾膜；工作參數(shù)；中、低壓鍋爐；軟化水
　　中圖分類號(hào)：TU991.26
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2002)09-0045-02

1 試驗(yàn)方法

1.1 工藝流程
　　試驗(yàn)工藝流程：原水→活性炭柱→保安過(guò)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(guò)濾器用于進(jìn)一步去除水中雜質(zhì)以減輕納濾膜負(fù)荷，納濾膜采用美國(guó)OSMONICS的HL4040F型納濾膜。
1.2 水質(zhì)
　　試驗(yàn)水質(zhì)見表1。

表1 試驗(yàn)水質(zhì) 項(xiàng) 目 硬度(mgCaCO₃/L) 電導(dǎo)率(μS/cm) 堿度(mgCaCO₃/L) Ca²⁺(mg/L) Mg²⁺(mg/L) 市政自來(lái)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(yàn)內(nèi)容
　　通過(guò)對(duì)市政自來(lái)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(shù)。通過(guò)對(duì)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(jié)果與分析

2.1 影響膜分離的因素
　?、?操作壓力
　　膜的脫鹽率、脫硬度率、脫堿度率經(jīng)過(guò)峰值0.75MPa后有所回落并趨于穩(wěn)定(見圖1)，這可以用溶解—擴(kuò)散模型解釋。雖然隨著操作壓力的增大膜的產(chǎn)水量也不斷增大(見圖2)，但在實(shí)際應(yīng)用中為延長(zhǎng)膜的使用壽命和降低能耗，操作壓力不宜過(guò)大。

　?、?溫度
　　溫度與脫除率、膜通量的關(guān)系分別見圖3、圖4。
　　保持合理的料液溫度對(duì)膜的脫除率有重要影響。根據(jù)溶解—擴(kuò)散模型，溫度升高則膜內(nèi)的通道由于聚合物分子鏈段運(yùn)動(dòng)劇烈而變大，使溶劑更容易透過(guò)，從而引起膜通量的上升。同時(shí)，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(guò)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(guò)率，從而引起截留率的下降。通過(guò)試驗(yàn)確定出最佳料液溫度為5～20 ℃。

　?、?回收率
　　對(duì)于每一支膜都希望有較高的回收率，這樣在整個(gè)膜系統(tǒng)中可以提高系統(tǒng)的回收率，降低系統(tǒng)造價(jià)，但是過(guò)高的回收率又會(huì)降低膜的出水水質(zhì)、增加膜的濃差極化度。通過(guò)試驗(yàn)確定出單支膜的最佳回收率為20%。
2.2 納濾膜對(duì)水的軟化效果
　　針對(duì)三種水樣進(jìn)行了納濾膜軟化水的效果試驗(yàn)，以確定其用于中、低壓鍋爐軟化水的工藝流程。
　?、?熱水鍋爐所需軟化水的制取
　　《中低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 1576—85)規(guī)定熱水鍋爐的補(bǔ)給水采用化學(xué)處理后其硬度應(yīng)低于60 mgCaCO₃/L。據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)擬采用納濾膜一級(jí)過(guò)濾對(duì)三種水進(jìn)行處理，對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行了 分析(見表2)。?
　　試驗(yàn)表明，采用一級(jí)納濾膜過(guò)濾就可以滿足熱水鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)要求，故確定的工藝流程見圖5。

表2 一級(jí)納濾膜軟化效果 項(xiàng) 目 硬度(mgCaCO₃/L) 電導(dǎo)率(μS/cm) 堿度(mgCaCO₃/L) Ca²⁺(mg/L) Mg²⁺(mg/L) 市政自來(lái)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

　?、谡羝仩t所需軟化水的制取
　　《中低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 1576—85)規(guī)定蒸汽鍋爐的補(bǔ)給水采用化學(xué)處理后其硬度應(yīng)低于3mgCaCO₃/L。此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水質(zhì)要求比熱水鍋爐高，擬采用二級(jí)納濾膜過(guò)濾對(duì)三種水樣進(jìn)行處理，對(duì)其所產(chǎn)水的水質(zhì)進(jìn)行了分析(見表3)。

表3 二級(jí)納濾膜軟化效果 項(xiàng) 目 硬度(mgCaCO₃/L) 電導(dǎo)率(μS/cm) 堿度(mgCaCO₃/L) Ca²⁺(mg/L) Mg²⁺(mg/L) 市政自來(lái)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(jí)納濾膜過(guò)濾，出水水質(zhì)可以滿足蒸汽鍋爐所需軟化水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，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(shù)上是可行的。

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　　收稿日期：2002-02-24