PH值對反滲透的影響有兩個方面:運行的脫鹽率;清洗時的范圍。..只講一講對運行的脫鹽率的影響。
案例:某電子廠更換新膜,安裝新膜后,進水電導400us/cm,結果產(chǎn)水電導在120us/cm。
安裝問題?測試每個膜組,電導基本都一樣,排除安裝問題。一問才知道是電鍍廢水,是酸洗廢水。果斷測試PH,結果PH=4.8。找到原因了。
為啥PH低,脫鹽率就低這么多?如下圖PH與脫鹽率的關系:
從圖可以看出,反滲透膜特別是廣泛使用的聚酰胺復合膜在PH 7.5-7.8左右表現(xiàn)出..脫鹽率。
為啥在這個PH下表現(xiàn)出..脫鹽率呢?那我們就得從膜材料本身的化學特性、電荷特性以及水中常見離子的形態(tài)來理解了:
1. 膜材料的化學穩(wěn)定性:
低PH時,酸會攻擊聚酰胺鏈中的酰胺鍵,導致聚合物鏈斷裂,破壞膜的選擇性層。這會使鹽分更容易透過膜,降低脫鹽率。
高PH時,高濃度的OH?離子由于皂化作用也會攻擊酰胺鍵,同樣導致膜材料的降解。此外,強堿還可能去除膜表面的保護涂層或改變其交聯(lián)結構。
PH 7-8時,在這個范圍內(nèi),聚酰胺膜..穩(wěn)定,化學降解速率..,因此能維持其完整的、致密的選擇性層結構,這是..脫鹽的基礎。
2. 膜表面電荷(Zeta電位):
聚酰胺膜表面通常帶有負電荷。這種電荷來源于膜材料中未反應的羧基(-COOH)或磺酸基(-SO?H)等酸性基團。
PH對電荷的影響:
在低PH下,溶液中的H?濃度高,會質(zhì)子化膜表面的羧基(-COO? + H? → -COOH),使其失去負電荷。膜表面的負電性減弱甚至可能變?yōu)橹行曰驇лp微正電; 在高PH下,H?濃度低,膜表面的羧基充分電離(-COOH → -COO? + H?),膜表面帶較強的負電荷;PH 7-8是膜表面負電荷達到一個相對穩(wěn)定且適中強度的范圍。
電荷對脫鹽的影響:
膜表面的負電荷通過道南效應排斥水中帶負電的離子(如Cl?, SO?2?, HCO??, CO?2?),這是脫鹽的重要機制之一。
在低PH下,膜表面負電荷減弱或消失,對陰離子的靜電排斥力大大降低,導致陰離子(尤其是單價離子如Cl?)更容易透過膜,脫鹽率下降。
在高pH下,雖然膜表面負電荷很強,對陰離子排斥力大,但此時OH?離子的濃度很高。OH?離子體積小、遷移率高,且其水合半徑相對較小,本身相對容易透過膜。更關鍵的是,強堿性環(huán)境會加速膜材料本身的化學降解,..終破壞脫鹽性能。
在PH 7.5-7.8左右,膜表面保持了足夠的負電荷來有效排斥陰離子,同時OH?濃度不至于高到顯著穿透或加速降解膜的程度,電荷排斥機制達到..平衡點。
3. 碳酸鹽/重碳酸鹽平衡:
天然水和許多處理水中都含有二氧化碳(CO?)、碳酸氫根(HCO??)和碳酸根(CO?2?)。它們之間的比例高度依賴于PH值。 PH ≈ 4.5以下:主要形態(tài)是CO?,溶解的二氧化碳氣體;PH ≈ 4.5 - 8.3:主要形態(tài)是HCO??;PH ≈ 8.3 - 12.3:主要形態(tài)是CO?2?。
CO? 是一種溶解氣體,不帶電荷。反滲透膜對氣體(如CO?、O?)的脫除率很低,通常<20%。在低pH下,大量的無機碳以CO?形式存在,它們幾乎不受阻礙地透過膜,導致出水電導率升高。
HCO?? 和 CO?2?是帶負電荷的離子。在PH 7.5-8.3的范圍內(nèi),無機碳主要以HCO??形式存在。由于膜表面的負電荷排斥,HCO??的脫除率遠高于CO?,通常>90%。雖然CO?2?帶更多電荷理論上排斥力更強,但在該pH范圍內(nèi)其濃度很低。因此,在PH 7.5-7.8時絕大部分無機碳以HCO??形式存在,膜對其有較高的脫除率。
因此,在pH 7.5-7.8這個狹窄的范圍內(nèi),聚酰胺反滲透膜同時實現(xiàn)了:
1. ..的化學穩(wěn)定性:膜材料降解速率..,保持致密選擇性層。
2. ..的電荷狀態(tài): 膜表面維持足夠強的負電荷以有效排斥陰離子,同時OH?濃度不會過高導致其穿透或加速降解。
3. ..有利的碳酸鹽形態(tài): 無機碳主要以易于被脫除的HCO??形式存在,避免了低脫除率的CO?成為主導。
雖然..PH可能因膜品牌型號、進水水質(zhì)略有微小差異,但7.5-7.8是一個廣泛認可和推薦的范圍。
PH對膜脫鹽率的影響就介紹到這里。希望對您能有所幫助!