反滲透膜化學清洗后產水電導率升高原因分析,這是運維中常見的困擾,其根源往往是反滲透膜清洗過程本身或后續操作引入的擾動,而非清洗無效。以下分析基于RO反滲透膜系統運行和化學清洗的物理化學原理:
1. 清洗藥劑殘留:清洗過程中使用的酸(如檸檬酸、鹽酸)、堿(如氫氧化鈉)或表面活性劑未能被徹底沖洗干凈。殘留的離子(如 Na?, Cl?, 檸檬酸根)會溶解在產水中,直接導致電導率升高。堿性清洗劑中的硅酸鹽或磷酸鹽添加劑也可能殘留并緩慢釋放。
這是最常見的原因之一,尤其發生在沖洗時間不足、沖洗流量/壓力不夠、或者系統設計導致死角殘留的情況下。
2. 清洗對反滲透膜表面特性的暫時性改變:化學清洗,特別是強堿清洗,會暫時性地改變聚酰胺復合膜(最常用RO膜)表面的電荷狀態和親水性。
這種暫時性的改變可能導致膜表面對特定離子的排斥力(Donnan效應)在清洗后初期略有減弱,或者膜孔道有輕微溶脹,使得少量鹽分更容易透過。隨著系統持續運行(幾小時到一兩天),膜表面特性通常會逐漸恢復穩定,電導率隨之下降。
這不是膜損壞,而是一種可逆的物理化學狀態變化。
3. 清洗過程擾動導致密封失效或O型圈移位/損壞:化學清洗時,系統壓力、流量、溫度的變化以及化學藥劑的侵蝕性,可能對壓力容器端板、適配器、膜元件之間的O型圈或膜袋粘接線造成影響。
O型圈可能移位、變形、老化脆裂或被化學藥劑溶脹損壞,導致濃水側的高鹽水分泄漏到產水側(“Telescoping”效應或端面泄漏)。
強化學藥劑或不當操作(如壓力沖擊)可能導致膜元件邊緣的粘接線出現微小破損,形成濃水向產水的旁路。
這是導致電導率顯著且持續升高的嚴重原因。泄漏點可能非常微小,但足以讓高濃度鹽分混入產水。清洗操作本身(如升壓/降壓過快)是常見誘因。
4. 清洗后沖洗不徹底,污染物重新沉積或擴散:這些被剝離的污染物可能沒有完全排出系統。在系統重新啟動初期,部分污染物可能重新沉積在相對干凈的膜表面,形成新的、可能更疏松的污染層。殘留在濃水通道和產水通道交界區域的污染物會向產水側擴散。
清洗液將污染物(如結垢、膠體、生物膜)從膜表面剝離并溶解/懸浮在系統中。如果后續沖洗不充分(時間短、流量低、未分段沖洗),這些重新沉積或擴散的污染物本身可能含有離子,或者形成一個粗糙層,削弱膜的脫鹽屏障作用。
沖洗的徹底性至關重要,要確保排出的沖洗水電導率接近進水且穩定,并盡可能采用與正常運行時相近的流量和壓力進行沖洗。
5. 清洗過程中溫度升高帶來的影響:化學清洗通常在較高溫度(如 30-40°C)下進行以提高效率。水溫升高會降低水的粘度并增加分子擴散速率。溫度升高會輕微降低膜對鹽分的截留率(鹽透過率增加),這是膜的固有特性。清洗后如果系統未完全冷卻到正常運行溫度就測量,產水電導率會偏高。高溫增強了鹽離子通過膜的擴散作用。
6. 預處理系統未及時恢復或失效:
化學清洗期間,預處理系統(如多介質過濾器、活性炭過濾器、保安過濾器)可能處于旁路或未同步進行維護/反洗。
清洗后啟動RO時,如果預處理效果不佳(如過濾器穿透導致濁度/SDI升高,活性炭失效導致余氯/有機物進入),污染物會迅速再次污堵膜表面。新形成的污染層會降低脫鹽率,導致電導率升高。這可能被誤判為清洗本身的問題。確保在RO啟動前,預處理系統已完全恢復并處于良好工作狀態。