再生废弃反渗透膜的性能分析

罗美莲 陈朝猛

摘 要：对比分析了新的反渗透膜和再生的废弃反渗透膜的运行性能。结果表明：运行200h后，新膜元件脱盐率下降了1.7%、水通量下降了21%，而再生膜元件脱盐率下降了10.4%、水通量仅下降了14%。再生膜与新膜相比，对葡萄糖和蔗糖的去除率明显降低，约降低了20%。

关键词：废弃反渗透膜；再生膜；性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.050

反渗透膜由于其卓越的分离，在纯水和超纯水的制备、污废水处理、医药、化工和食品等行业均有广泛的应用[1]。然而，水处理运行中不可避免的膜污染会导致膜元件性能的下降，一般反渗透系统运行两至三年就须更换一次膜元件，使得反渗透膜在工程应用成本较高，上缺乏经济性。据统计，每年约四十多万支废弃的4英寸和8英寸的大型反渗透膜元件，废弃的反渗透膜不仅造成资源的浪费[2]，对自然环境也形成一个巨大的压力。因此，探究废弃反渗透膜元件的再应用具有重大的社会价值和经济效益。

1 实验部分

本实验试验用的膜组件为世韩CSM2012-100规格的聚酰胺卷式反渗透膜元件，是经过有机污染后废弃的膜元件。新膜元件在测试条件为NaCl浓度300mg/L、给水温度25℃、给水压力0.3MPa、回收率35%时，新膜元件的脱盐率为97.5%、水通量为0.467L/（min·m2）。

将废弃膜元件经过常规的酸碱清洗，再经过质量浓度为18%的NaClO处理后，得到再生反渗透膜元件。废弃反渗透膜元件经过氧化再生后，从脱盐率、水通量、产水 SDI等方面进行再生膜元件运行性能分析。

2 结果与讨论

2.1 脱盐率

脱盐率是反渗透膜元件最重要的性能参数之一。反渗透膜元件也正是由于其卓越的脱盐性能而广泛应用于纯水制备等场所。新膜随运行时间脱盐率的变化如图1所示，再生膜脱盐率随运行时间的变化如图2所示。新膜元件初始脱盐率为97.5%，而再生膜经过氧化剂氧化后，初始脱盐为45%，其原因是膜表面分离层的化学基团和形态结构因NaClO氧化作用发生不可逆破坏[3]，导致脱盐性能明显下降。新膜在运行40h后脱盐率开始有所下降，而再生膜在运行60h后才开始有所降低。运行200h后，新膜元件脱盐率下降了1.7%，而再生膜元件脱盐率下降了10.4%。说明再生膜元件抗污染性能较新膜明显下降。再生膜元件虽然脱盐率低，但是仍然具有部分除盐特性，在某些脱盐率要求较低的场合仍具有可应用性。

2.2 膜通量

膜通量是反渗透膜元件最重要的性能参数之一。单位能耗下，膜通量越高，产水量越大，工程应用成本就越低。新的反渗透膜和废弃后经过NaClO处理后再生反渗透膜随着运行时间的变化其膜通量变化如图3所示。经过氧化后的再生膜，其水通量较新膜而言，提高了20%。这是因为在氧化过程中，膜表面的致密层受到一定程度的损伤，导致膜元件水通量变大。在200h的运行时间下，新膜元件会随着运行时间的延长水通量逐渐降低，而再生膜在运行100h内水通量基本没有变化。此后新膜和再生膜类似，水通量逐渐下降。在200h的运行时间下，新膜水通量下降了21%，而再生膜水通量仅下降了14%。这主要也是由于膜面致密层被改变而引起的。

2.3 对水体中有机物的去除率

本文选择了乙醇、葡萄糖、蔗糖、若丹明B四种有机物，对新的反渗透膜和再生膜进行有机物脱除率测试。再生膜与新膜相比，对乙醇、葡萄糖和蔗糖的去除率明显降低，约降低了20%。

3 结果与讨论

运行200h后，新膜元件脱盐率下降了1.7%、水通量下降了21%，而再生膜元件脱盐率下降了10.4%、水通量仅下降了14%，再生膜元件脱盐率的变化说明再生膜抗污染性能较新膜明显下降，但能保持较高水通量是再生膜的优点。再生膜与新膜相比，对葡萄糖和蔗糖的去除率明显降低，约降低了20%。再生膜在某些要求较低的场合以及反渗透膜的预处理领域仍具有可应用性。

参考文献：

[1]朱建平.反渗透膜元件的铁污染清洗[J].天津城市建设学院学报，2009，15（03）：196-198.

[2]靖大為，朱建平，李宝光，吉卫.氧化改性反渗透膜元件的性能及应用[J].工业水处理，2011，2（31）：82-84.

[3]周柏青.全膜法水处理技术[M].北京：中国电力出版社，2006.

基金项目：湖南省教育厅2016年科学研究项目（废弃反渗透膜元件的再利用与清洗研究，16C0389）

作者简介：罗美莲（1984-），女，湖南娄底人，硕士，讲师，研究方向：水处理技术。