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反渗透阻垢剂的功能与特点

反渗透装置的浓水极易受到沉积物的污染,如在膜表面生成CaCO3、Ca3(PO4)2CaSO4BaSO4SrSO4、金属氧化物、硅酸化合物等沉积物,影响反渗透装置的正常运行,严重时导致反渗透膜的报废。解决这一问题的最常用方法是往反渗透进水中加阻垢剂,因此反渗透阻垢剂的开发一直都是人们竞相研究的热点

一、阻垢剂的功能

1.1 抑制析出功能

在有阻垢剂的系统中,易结垢成分的阳离子和阴离子开始析出的离子积值比没有阻垢剂的临界析出离子积值大得多。

1.2 分散功能

在有阻垢剂时,因为析出的颗粒的粒径小,难于凝聚,比没有阻垢剂时析出  的颗粒难沉降。

1.3 晶格变形效应

在有阻垢剂的系统中,析出的晶体有球形、多面体、雪花状等不定形的状态,一般认为不定型晶体是在晶体生长过种中,阻垢剂吸附在晶体生长点上,使其表面的生长速度急剧下降生长与晶体原来形状不同的晶体。

1.4 低限效应

阻垢剂的投加量比水中结垢成分低得多也能显示其阻垢效果。

二、阻垢剂的分类及其特点

2.1 聚磷酸盐类

聚磷酸盐类阻垢剂是最早在RO系统中应用的阻垢剂,最常用的是六偏磷酸钠(SHMP)和三聚磷酸钠。阻垢机理主要是通过分子中的部分官能团或静电力吸附在晶体(晶核)表面的活性点上,以此减缓晶体的生长,使许多晶体保持在微晶状态.增加其溶解度,正是由于这种阻垢机理使得这种药剂具有阈值效应。

但这类阻垢剂磷浓度高,易水解为正磷酸盐,产生Ca3(PO4)2沉淀。另一方面聚磷酸盐是微生物的营养源,能促进菌藻的滋生,加速膜污染。且此类药剂使用时,必须额外加酸。此类药剂对阻CaSO4垢无效。因此这类阻垢剂正日益被其他的阻垢剂所代替,目前的应用已经很少。

2.2 有机磷酸盐类

20世经60年****发研制了有机磷酸盐类阻垢剂,70年代有了很大的发展。典型的阻垢剂有羟亚乙基二膦酸(HEDP)、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)等。

它主要是通过减缓晶体生长和晶格畸变这两种作用进行阻垢的,这两种作用的同时存在,使得这类药剂也具有阈值效应。

这类阻垢剂相对于聚磷酸盐来说磷浓度低,水解度小。不过有的研究者指出,当水中含有铁或其他悬浮固体时,此药剂的阻垢效果就或多或少变差。这类药剂对阻CaCO垢的效果很好,它的问世使得阻CaCO垢技术有了突破性的进展。另外,磷酸盐类对硅垢也有很好的抑制作用。

2.3 聚合物类阻垢剂

近年来,已广泛应用了不含磷,没有环境污染的聚合物类阻垢剂,典型的构成此类聚合物的单体有:丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、2-亚甲基丁二酸等。

这类药剂主要是通过晶格畸变和分散两种作用来抑制沉积物的形成,也具有很好的阈值效应。而且此类药剂的阻垢性能一般不受氯气和其他氧化性杀生剂的影响。但是业已证明这类阻垢剂的相对分子质量对其阻垢分散性能有很大的影响。


目前,对这类阻垢剂的研究主要集中于其高聚物的开发或引人其它基团,高聚物可带有多种功能基团,能更具针对性地抑制各类沉积物的产生。

虽然以丙烯酸为基础的聚合物阻垢剂不含磷,但他们一般是非生物降解性的。而最近几年所开发的新型阻垢剂聚天冬氨酸(PASP)和聚环氧琥珀酸(PESA)不仅具有高效的阻垢分散性。而且对环境友好,具有生物降解性,目前也成为国内外研究的热点。

                                    

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