正渗透膜污染影响因素的研究与分析

1.2实验装置和方法

(1)膜片以2%的亚硫酸氢钠作为保护液进行保存，在每组实验前将膜片从保护液中取出，放入去离子水中浸泡24h之后备用，以去除其表面的保护液，确保正渗透膜支撑层达到水饱和状态。

(1)FO实验装置系统如图1所示，由正渗透膜池，两个蠕动泵(兰格BT600-2J)，一个恒温水浴箱(HH-W420)，两台电导率仪(DDSJ-308A)和FS侧电子天平(ES5000)组成。

图1正渗透污染实验装置流程示意图

本实验使用有机玻璃正渗透膜组件，在膜的两侧具有对称的通道，原料液(FS)和驱动液(DS)两者都可与膜相切流动，通道几何尺寸为：长0.08m、宽0.04m和深0.03m。使用两个变速蠕动泵在闭合回路中以21.23cm/s再循环FS和DS;使用恒温水浴箱来维持FS和DS的温度为25℃;将FS储液罐放置在电子天平上，电子天平连接到计算机以记录水变化体积;实验中采用电导率仪实时监测FS和DS的离子浓度变化。

待液体充满管路并稳定运行5min后，开始记录实验数据，所有实验重复进行两次以减小实验误差。

1.3实验数据分析

1.3.1水通量

水通量是膜分离性能的一个重要指标，在实验过程中通过对电子天平进行实时监测，得到FS侧的质量差，水通量的计算公式如式(4)。

污染实验时，FS中加100mg/L海藻酸钠。分析FO模式和PRO模式对膜污染影响;采用不同FS浓度(5mmol/L、10mmol/L、100mmol/L和200mmol/L)、DS浓度(0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L和2.0mol/L)、pH(4.2、7.0和10.7)、Ca2+浓度(1mmol/L和2mmol/L)对膜污染的影响进行研究。

膜污染的清洗可采用4种清洁溶液：①去离子水;②HCl溶液(pH=3.0);③NaOH溶液(pH=11.8);④2.88g/L十二烷基硫酸钠(SDS)(pH=11.0，NaOH调节)。清洗实验均进行5min，以污染实验2倍的流速400r/min(即42.48cm/s)冲洗。

2结果与讨论

2.1FO模式和PRO模式的影响

FO过程中膜摆向(FO模式和PRO模式)会影响膜污染。因此，本文探究了FO模式和PRO模式的污染实验。图2和图3分别表示FO、PRO模式下的膜污染归一化通量及膜污染阻力。由图2可知，在实验过程中，当为FO模式时，归一化通量降低至84.59%。

然而，在PRO模式中观察到水通量急剧下降，归一化通量下降到41.72%，产生严重的结垢。PRO模式比FO模式的水通量下降速度快，从膜污染阻力的图3也可得到。

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