＊郭玉陽(yáng) 梁松苗

（沃頓科技股份有限公司 貴州 550016）

1.反滲透膜污染概述

反滲透膜是一種重要的水處理技術(shù)，能夠有效地去除水中的污染物。然而，反滲透膜本身也容易受到各種類型的污染，主要包括化學(xué)污染、有機(jī)物污染和微生物污染。化學(xué)污染是指水中存在的化學(xué)物質(zhì)，如重金屬離子、無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)化合物等，它們會(huì)附著在膜表面，影響膜的滲透性。有機(jī)物污染則是指水中存在的有機(jī)物質(zhì)，如油脂、溶解性有機(jī)物和懸浮顆粒等，它們會(huì)在膜上形成薄膜或堵塞孔隙，導(dǎo)致膜通量下降[1]。微生物污染包括細(xì)菌、病毒和藻類等微生物的附著和繁殖，會(huì)形成生物膜，阻礙水的通過(guò)，使水產(chǎn)生異味，導(dǎo)致水質(zhì)變差。

為了應(yīng)對(duì)不同類型的污染，可以采取不同的預(yù)處理方式進(jìn)行干預(yù)。對(duì)于化學(xué)污染，常見的預(yù)處理方法包括pH調(diào)節(jié)、添加絡(luò)合劑或氧化劑等，以降低污染物的濃度或改變其化學(xué)性質(zhì)。對(duì)于有機(jī)物污染，常用的預(yù)處理方法包括活性炭吸附、氧化還原反應(yīng)和生物降解等。對(duì)于微生物污染，可以采用紫外線消毒、臭氧氧化和化學(xué)消毒等方法，以殺滅或去除微生物。然而，長(zhǎng)期運(yùn)行中的污染控制是一個(gè)挑戰(zhàn)。預(yù)處理只能在一定程度上減輕污染，但無(wú)法從根本上去除污染。隨著時(shí)間的推移，污染物仍然會(huì)在膜上積累，導(dǎo)致膜的性能下降。當(dāng)膜污染較為嚴(yán)重時(shí)，需要進(jìn)行專門的清洗，以去除膜表面的污染物，恢復(fù)反滲透膜的性能。

2.反滲透膜污染類型

（1）離子結(jié)晶污染。反滲透膜處理技術(shù)是一種常用的水處理方法，旨在從原水中去除雜質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽。該技術(shù)的關(guān)鍵在于利用反滲透膜實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)的濃縮和離子濃度的增加，從而使溶解度較小的無(wú)機(jī)鹽達(dá)到飽和狀態(tài)并結(jié)晶。然而，在實(shí)際運(yùn)行中，反滲透膜表面容易積聚無(wú)機(jī)鹽，形成阻垢問(wèn)題，降低系統(tǒng)的處理效率。

無(wú)機(jī)鹽的結(jié)晶是反滲透膜處理過(guò)程中常見的問(wèn)題之一。這些無(wú)機(jī)鹽垢包括硫酸鈣、碳酸鈣、氟化鈣等難溶鹽或微溶鹽。當(dāng)溶解度超過(guò)飽和度時(shí)，它們會(huì)在滲透膜表面結(jié)晶，并附著在膜上，形成污垢層。從而導(dǎo)致膜的滲透性下降，減少水通量，增加能耗，并進(jìn)一步降低系統(tǒng)的回收率[2]。為了應(yīng)對(duì)阻垢問(wèn)題，可以采取以下措施：①在反滲透膜處理系統(tǒng)中添加阻垢劑，這些化學(xué)物質(zhì)能夠與無(wú)機(jī)鹽發(fā)生反應(yīng)，抑制結(jié)晶過(guò)程，從而減少結(jié)垢問(wèn)題的發(fā)生。②調(diào)節(jié)系統(tǒng)的回收率也是一種常見的方法。通過(guò)調(diào)整回收率，可以控制水流中的溶質(zhì)濃度，降低結(jié)晶的風(fēng)險(xiǎn)。然而，需要注意的是，過(guò)高或過(guò)低的回收率都可能導(dǎo)致水質(zhì)不穩(wěn)定，進(jìn)而增加離子結(jié)晶污染的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）膠體污染。反滲透膜在處理中扮演著重要的角色，這種先進(jìn)的膜技術(shù)有助于凈化水源，改善水質(zhì)，同時(shí)幫助控制水淤泥密度指數(shù)，使其保持在較低的水平。然而，盡管反滲透膜具有卓越的過(guò)濾性能，但在處理過(guò)程中仍然存在一些挑戰(zhàn)。一些小顆粒會(huì)透過(guò)滲透膜進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，盡管數(shù)量較少，仍需要采取進(jìn)一步的措施來(lái)減少影響。此外，金屬離子和硅酸鹽是另一個(gè)需要考慮的因素[3]。這些溶解在污水中的化合物可以通過(guò)反滲透膜，并在通過(guò)膜的過(guò)程中形成膠體顆粒。這可能導(dǎo)致反滲透膜的堵塞，并影響其效率和壽命。因此，在設(shè)計(jì)和操作反滲透膜系統(tǒng)時(shí)，必須綜合考慮金屬離子和硅酸鹽的存在，以確保系統(tǒng)的可持續(xù)運(yùn)行。

（3）有機(jī)物污染。反滲透膜在水處理領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，其主要功能是通過(guò)篩選的方式去除水中的雜質(zhì)和污染物。在處理這些有機(jī)物時(shí)，常需要采用其他的方法來(lái)提高固液分離的效果。一種常見的方法是利用高級(jí)氧化技術(shù)，通過(guò)氧化反應(yīng)來(lái)降解有機(jī)物。但是，這種方法存在成本高昂的問(wèn)題，并且無(wú)法在預(yù)處理中實(shí)現(xiàn)。此外，活性炭也是常用的去除有機(jī)物的方法之一，其使用成本也相對(duì)較高。為了改善固液分離的效果，聚丙烯酰胺作為一種高分子絮凝劑被廣泛應(yīng)用。聚丙烯酰胺可以通過(guò)吸附和架橋的作用促進(jìn)顆粒的凝聚，形成大尺寸的絮體，從而便于過(guò)濾。需要注意的是，過(guò)量添加聚丙烯酰胺可能導(dǎo)致反滲透膜的污染問(wèn)題。因此，在使用聚丙烯酰胺時(shí)需要平衡其添加量，確保過(guò)濾系統(tǒng)的有效運(yùn)行并避免膜污染問(wèn)題。

（4）微生物污染。微生物在膜分離過(guò)程中展現(xiàn)出驚人的繁衍能力，盡管只有少數(shù)微生物能夠穿過(guò)反滲透膜，但只要為其提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，微生物就能迅速利用原水中的可降解有機(jī)物進(jìn)行高速繁殖，從而在反滲透系統(tǒng)中形成生物膜[4]。進(jìn)而阻礙膜分離過(guò)程，最終降低反滲透系統(tǒng)的效率。因此，在應(yīng)用反滲透膜時(shí)，控制微生物的繁殖至關(guān)重要。為了防止生物膜的形成和降低膜污染的風(fēng)險(xiǎn)，可以采取一系列適當(dāng)?shù)拇胧Ｊ紫?，?duì)原水進(jìn)行預(yù)處理，以盡量減少有機(jī)物的含量，從而限制微生物的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。其次，加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的清潔和消毒，以減少微生物的滋生和存活。具體包括定期清洗反滲透膜和其他相關(guān)設(shè)備，并使用適當(dāng)?shù)南緞┻M(jìn)行消毒。另外，定期監(jiān)測(cè)和檢測(cè)系統(tǒng)中的微生物數(shù)量和種類也是至關(guān)重要的。

3.反滲透膜污染清洗技術(shù)的應(yīng)用

(1)物理清洗技術(shù)

①正沖洗技術(shù)。物理清洗技術(shù)在處理反滲透膜系統(tǒng)中起著重要的作用。其中，正沖洗是最為常見的一種方法。通過(guò)使用大量清水對(duì)反滲透膜進(jìn)行沖洗，正沖洗能夠有效地解決濃度極差問(wèn)題，并去除附著在膜表面的雜質(zhì)和污染物。正沖洗方法的操作相對(duì)簡(jiǎn)單，不僅可以減少對(duì)反滲透膜皮層的損傷，還能夠幫助膜恢復(fù)其原有的形貌和分離效果。因此，在反滲透膜系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，定期進(jìn)行正沖洗是非常必要的。在進(jìn)行正沖洗的過(guò)程中，需要特別注意水流的控制[5]。確保水流量不超過(guò)反滲透膜所能承受的最大流水量，以防止聚酰胺皮層脫落等問(wèn)題的發(fā)生。保持適當(dāng)?shù)乃骺刂颇軌蚓S持反滲透膜的良好分離性能，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

②逆向沖洗技術(shù)。逆向沖洗技術(shù)是一種在反滲透膜系統(tǒng)中廣泛使用的清洗方法。在反滲透膜系統(tǒng)中，盡管通過(guò)預(yù)處理可以減少膜污染，但仍然存在一些小尺寸的污染物會(huì)進(jìn)入膜系統(tǒng)，并在進(jìn)水格網(wǎng)周圍堆積。為了更好地清除這些污染物，逆向沖洗技術(shù)被引入。逆向沖洗技術(shù)的原理是通過(guò)將沖洗水從反滲透膜的濃水端流入稀水端，以分離和清除積聚的污染物。這個(gè)過(guò)程類似于超濾膜中的反洗過(guò)程，但逆向沖洗使用較小的水量和壓力，以避免對(duì)反滲透膜造成損壞。然而，盡管逆向沖洗技術(shù)有其優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際生產(chǎn)中并不常用。這是因?yàn)槟嫦驔_洗極有可能導(dǎo)致反滲透膜脫落，致使整個(gè)系統(tǒng)性能下降。

(2)化學(xué)清洗技術(shù)

①清洗方式?；瘜W(xué)清洗在反滲透系統(tǒng)中扮演著重要的角色，其可以根據(jù)清洗方式分為原位清洗和離線清洗。原位清洗方式無(wú)需拆除反滲透膜元件，利用系統(tǒng)內(nèi)的清洗水泵、管路和清洗水箱進(jìn)行循環(huán)滲透與清洗，維護(hù)量相對(duì)較小，同時(shí)清洗與生產(chǎn)模式可以快速切換。然而，原位清洗的效果并不盡如人意，因?yàn)橐恍┪恢玫哪ぴy以得到有效清洗。相比之下，離線清洗則需要將反滲透膜元件取出，并安裝在專門的清洗設(shè)備上進(jìn)行處理。這種方式能夠提供更優(yōu)質(zhì)的清洗效果，因?yàn)榭梢愿鼜氐椎厍逑茨ぴ母鱾€(gè)部分[6]。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑，根據(jù)污染程度的不同，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)反滲透膜的最大程度清洗，從而延長(zhǎng)其使用壽命并提高清洗效果。

②清洗劑?；瘜W(xué)清洗是一種使用化學(xué)試劑進(jìn)行清洗的重要過(guò)程。這一過(guò)程中，可以根據(jù)不同污染物的性質(zhì)選擇合適的清洗劑，確保清洗效果的最大化。酸性清洗劑分為無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸，它們能夠有效地清除有機(jī)鹽和金屬氧化物等污染物，同時(shí)對(duì)反滲透膜的損傷較小。無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸各自具有獨(dú)特的特性，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的酸性清洗劑。而堿性清洗劑主要利用堿性物質(zhì)來(lái)調(diào)高清洗區(qū)域的pH值，從而有效處理蛋白質(zhì)、油脂和多糖等污染物。這些污染物在酸性環(huán)境下很難去除，但在堿性條件下卻能夠被有效清除。另一種清洗劑是含酶的清洗劑，它利用生物酶的催化作用，能夠?qū)?fù)雜的物質(zhì)分解為水溶性小分子有機(jī)物[7]。這種清洗劑在去除微生物膜方面尤為有效，可以有效清除在其他情況下較難處理的微生物膜。

(3)清洗注意事項(xiàng)

反滲透膜是水處理領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一，用于去除水中的離子、微生物和有機(jī)物。然而，隨著時(shí)間的推移，反滲透膜會(huì)逐漸受到污染，導(dǎo)致處理性能下降。因此，有效清洗反滲透膜成為恢復(fù)其性能的重要手段。然而，清洗過(guò)程需要謹(jǐn)慎進(jìn)行，因?yàn)闊o(wú)效的清洗或頻繁的清洗可能會(huì)加速膜的脫鹽性能下降，縮短其應(yīng)用壽命。在進(jìn)行清洗之前，必須全面分析污染情況，包括預(yù)處理參數(shù)、水質(zhì)波動(dòng)、污染類型和發(fā)生位置等因素。這些信息對(duì)于判斷污染物的類型和選擇適當(dāng)?shù)那逑捶椒ㄖ陵P(guān)重要?；瘜W(xué)清洗是常用的反滲透膜清洗方法之一，它可以通過(guò)使用酸、堿或氧化劑等化學(xué)物質(zhì)來(lái)溶解或氧化污染物，從而恢復(fù)膜的性能。然而，在進(jìn)行化學(xué)清洗時(shí)，必須對(duì)清洗水質(zhì)和清洗效果進(jìn)行全面的分析和評(píng)估。清洗水質(zhì)的選擇應(yīng)考慮其對(duì)膜材料的兼容性，并確保清洗劑不會(huì)殘留在膜表面或孔隙中，以免引起二次污染。

4.反滲透膜及清洗技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向

反滲透膜是一種重要的水處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于海水淡化、廢水處理、飲用水凈化等領(lǐng)域。未來(lái)，反滲透膜及清洗技術(shù)可能在以下幾個(gè)方向上發(fā)展：

（1）提高膜的選擇性和滲透性：反滲透膜的選擇性和滲透性是評(píng)估其性能的關(guān)鍵指標(biāo)。未來(lái)的發(fā)展將致力于改進(jìn)膜材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以提高選擇性和滲透性的平衡。新型材料、納米技術(shù)和膜表面修飾等技術(shù)被應(yīng)用于膜的制備，以實(shí)現(xiàn)更高的選擇性和滲透性。

（2）開發(fā)高效的膜清洗技術(shù)：膜污染是限制反滲透膜應(yīng)用的一個(gè)主要挑戰(zhàn)。未來(lái)的發(fā)展將集中在開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)且環(huán)保的膜清洗技術(shù)，以減少膜的堵塞和污染，延長(zhǎng)膜的使用壽命。這可能涉及到新型清洗劑的研發(fā)、優(yōu)化清洗流程、膜表面改性以減少污染物吸附等方面的創(chuàng)新。

（3）提高膜的抗污染性和穩(wěn)定性：膜的抗污染性和穩(wěn)定性是關(guān)鍵因素，影響膜的使用壽命和性能穩(wěn)定性。未來(lái)的發(fā)展將致力于開發(fā)更具抗污染性、穩(wěn)定性的膜材料和膜結(jié)構(gòu)。這包括防污染層的設(shè)計(jì)、膜表面改性技術(shù)、膜模塊的優(yōu)化等方面的研究。

（4）探索新型膜技術(shù)：除了傳統(tǒng)的反滲透膜技術(shù)，未來(lái)可能涌現(xiàn)出一些新型的膜技術(shù)。例如，離子選擇性膜、自清潔膜等新型膜技術(shù)可能會(huì)得到更多的關(guān)注和應(yīng)用。這些新型膜技術(shù)具有更高的選擇性、滲透性，更好的抗污染性能，有望進(jìn)一步推動(dòng)水處理領(lǐng)域的發(fā)展。

由此可見，未來(lái)的發(fā)展方向?qū)⒓性谔岣叻礉B透膜的選擇性、滲透性、抗污染性和穩(wěn)定性，以及開發(fā)新型膜技術(shù)和清洗技術(shù)。這將有助于提高水處理的效率、減少能源消耗，并推動(dòng)反滲透膜在水資源領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，盡管反滲透膜分離技術(shù)在水處理中具有許多優(yōu)勢(shì)，但膜污染仍然是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。解決反滲透膜分離過(guò)程中的污染問(wèn)題將是提高水處理效率和脫鹽率的關(guān)鍵。通過(guò)持續(xù)的研究和創(chuàng)新，我們可以進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化反滲透膜分離技術(shù)，以滿足日益增長(zhǎng)的水處理需求。