图
３
盐溶液
ｐＨ
值对膜通量的影响
８．０
９．０
７．０
６．０
５．０
４．０
０
２
４
６
８
１０ １２
１４ １６ １８ ２０
ｐＨ 值＝８．４７
ｐＨ 值＝７
ｐＨ 值＝６
ｐＨ 值＝５
浓缩倍数 !
膜
通
量
／（
ｋｇ
・
ｍ
－２
・
ｈ
－１
）
图
２ ＭＤ
单元预酸化与脱气处理工艺流程简图
ＲＯ 浓水
脱气器
纯水
浓水排放
／浓缩
膜组件
ＨＣｌ
膜丝
材 料
平均孔
径
／μｍ
壁厚
／ｍｍ
孔隙率
／％
内径
／ｍｍ
外径
／ｍｍ
膜丝
数
／根
膜面
积
／ｃｍ
２
ＰＶＤＦ
０．１
０．２
７８
０．６
１
５０
９４．２
热侧流速
／（ ｍ・ｓ
－ １
） 冷侧流速
／（ ｍ・ｓ
－ １
）
热侧温度
／℃
冷侧温度
／℃
０．８
０．１
５５
２５
表
２
膜丝性能及膜蒸馏工艺参数
伸法制得， 即晶态聚烯烃材料在高应力下熔融挤出
成中空纤维膜， 在稍低于熔点的温度下拉伸产生贯
通的裂纹孔， 在张力的作用下进行定形处理得到微
孔膜。试验用膜丝性能及膜蒸馏工艺参数见表
２
。
２．３
试验方法
２．３．１
装置及流程
试验采用自制的直接接触式膜蒸馏（
ＤＣＭＤ
） 装
置， 装置流程如图
１
所示。
ＲＯ
浓水通过恒温水浴加
热， 泵入中空纤维膜组件的膜丝内侧， 渗出液于膜外
侧输出并用自来水进行冷却， 通过磁力泵实现膜蒸
馏热侧和冷侧循环， 记录膜组件热侧和冷侧的进出
口温度变化趋势。试验时， 先开启热侧恒温水浴和循
环冷却装置， 当达到预定温度时开启循环泵， 待热
侧、冷侧进出口温度稳定后， 每隔一定时间记录一次
膜通量和电导率， 并通过测量低温循环水槽的溢流
量计算膜蒸馏产水量。
２．３．２
预酸化与脱气处理
在
ＭＤ
热侧循环过程中， 浓缩倍数提高， 钙、镁
等成垢离子的溶解度饱和指数也升高， 进而发生结
垢。试验中采用
１：１
的
ＨＣｌ
调节溶液的
ｐＨ
值， 进行
预酸化， 以有效控制溶液中难溶盐饱和指数， 避免发
生结垢堵塞。酸化预处理后， 循环水中存在较多的
ＣＯ
２
气体， 在
ＭＤ
过程中会透过
ＰＶＤＦ
疏水膜， 导致
冷侧纯水的电导率升高、
ｐＨ
值下降， 不能达到锅炉
给水要求的高纯水指标， 所以在酸化预处理后采用
负压膜脱气单元进行脱气处理， 确保冷侧纯水质量。
ＭＤ
单元预酸化与脱气处理工艺流程见图
２
。
２．３．３
测定项目及方法
试验测定的主要水质项目为硬度、碱度、浊度、
电导率、
ｐＨ
值、
ＳＳ
含量等， 试验方法按《水和废水监
测 分析方法》进行， 同时 采 用 扫 描 电 镜 —能 谱 仪
（
ＳＥＭ／ＥＤＸ
） 进行膜表面形态的观察及污染物成分
分析。膜通量按单位时间内的产水量除以膜面积计
算， 难溶盐形成的难易程度可按其饱和指数进行估
算 ， 如
ＣａＣＯ
３
的 饱 和 指 数
ＳＩ
ＣａＣＯ
３
＝ｃ
（
Ｃａ
２＋
）・
ｃ
（
ＣＯ
３
２－
）
／
Ｋ
ＳＰ， ＣａＣＯ
３
， 其 中 ，
ｃ
（
Ｃａ
２＋
） 、
ｃ
（
ＣＯ
３
２－
） 分别为
Ｃａ
２＋
与
ＣＯ
３
２－
的浓度，
Ｋ
ＳＰ， ＣａＣＯ
３
为
ＣａＣＯ
３
的溶度积。
３
试验结果及分析
３．１ ＭＤ
浓缩
ＲＯ
浓水的试验结果
３．１．１ ｐＨ
值对
ＭＤ
浓缩
ＲＯ
浓水的影响
将
ＲＯ
浓 水 调 节 至 不 同
ｐＨ
值 并 脱 气 后 进 行
ＭＤ
循环浓缩， 观测在不同
ｐＨ
值条件下， 膜通量下
降时的浓缩倍数
!
与
ｐＨ
值的关系。图
３
表示
ＭＤ
浓缩过程中溶液
ｐＨ
值对膜通量的影响。随着
ｐＨ
值
的降低以及
!
的升高， 膜通量均有不同程度的降
低。
ｐＨ
值越低， 膜通量出现明显降低时的
!
越高。
不同
ｐＨ
值的
ＲＯ
浓水在浓缩过程中， 随着
!
的升
高， 水中
ＣａＣＯ
３
等难溶盐的饱和指数逐步升高， 当
!＞１
时， 浓缩水中形成结晶物， 并逐渐堵塞流道， 这
是导致
ＭＤ
膜通量下降的主要原因。对膜组件进行
定期观察发现：
ＭＤ
膜通量下降时， 在膜组件热侧进
口处有白色粉状物，
!
越高， 白色粉状物越多， 堵塞
也越明显。分析检测结果表明， 白色粉状物主要是
ＣａＣＯ
３
、
ＣａＳＯ
４
等难溶盐沉淀物。
３．１．２
恒定浓缩倍数
!
为
２
时的膜蒸馏过程
调节
ＲＯ
浓水的
ｐＨ
值为
５
， 脱气后控制浓缩倍
内 蒙 古 电 力 技 术
２００８
年第
２６
卷第
４
期
２５