反渗透系统中加碱的作用

点击数：322024-02-29 09:22:01　来源：上海依科绿色工程有限公司

1 前言

反渗透（RO）是一种十分有效的膜分离单元操作，是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。

但是长期以来，对于水中含有的游离CO2的去除，反渗透技术似乎无能为力，因为传统的反渗透技术中必须控制进水中LSI（即朗格利尔饱和指数）值，以防止反渗透膜结垢。而LSI值控制的一个重要参数是进水PH值，如果PH值为酸性，则不容易结垢，如果PH为碱性，则结垢倾向十分明显。所以传统的工艺中在反渗透系统前添加HCl溶液，能很好地防止CaCO3、MgCO3等沉淀物结垢；而很少在反渗透系统前添加NaOH溶液。

2 去除CO2的常用方法及反应机理

2.1 脱CO2塔

目前使用相对广泛的是二氧化碳脱气塔，由于水中含有大量的碳酸氢盐碱度，当水的PH值小于4.3时，水中碳酸几乎完全以二氧化碳的形式存在，如下式的变化： H+ + HCO3- = H2CO3 = CO2+ H2O
当H+增加，即PH越低时，上述反应就向右进行，此时，用一个装置水从上喷淋而下，空气从下鼓风而上，使空气流与水滴充分接触，从而除去了水中的二氧化碳，也即除去了水中大量的阴离子HCO3-，但是，二氧化碳脱气塔由于吸入的是生产环境中的空气，难免会带入空气中的杂质，通过与水源接触从而污染水源。

3 RO前加碱除 CO2的方法和反应机理

3.1 反应机理

反渗透是高效的除盐工艺，所以只要把水中的二氧化碳转化成碳酸氢盐就可利用反渗透去除二氧化碳，由于H + HCO3- = H2CO3 = CO2+ H2O这个化学反应是可逆的，当OH-增加时，该反应就向左进行，当水的PH值大于8.2时，水中的CO2将全部转化为HCO3-，这样HCO3-通过反渗透系统全部去除，间接实现了去除CO2的目的。
但是，在加碱的同时，反渗透膜的结垢趋势将十分明显，因为LSI值远远高于允许的范围。实践证明：当反渗透系统前加碱而不采取其他的措施时，RO浓水结晶析出十分迅速，一般1~2个小时就可以在浓水侧发现白色的结晶。
其反应式为：Ca2+ + 2OH- + CO2 = CaCO3 + H2O
Mg2+ + 2OH- + CO2 = MgCO3 + H2O
所以，有必要在RO前添加阻垢剂避免结垢。  

3.2 RO运行方式

最好的防止RO二段结垢的方式是采用二级RO运行方式，并在二级反渗透系统前添加NaOH溶液，因为二级反渗透进水是一级反渗透的产水，含盐量极低，即使添加了碱液，对二级反渗透的脱盐能力的影响也是微乎其微，所以二级反渗透一般不会结垢，无需添加阻垢剂。但是这种运行方式的缺点是一次性投资较高，但对于整个纯水系统来说是最为理想的运行方式，既能提高后处理混床的定收量（二级RO产水电导率≤1μs/cm），又能提高整个纯水系统的运行效率（故障率低）。

4 结论

反渗透系统前添加了NaOH溶液去除水中CO2的方法，和传统的脱气塔、脱气膜比较起来，一次性投资费用和运行费用低，无需增加额外的大型设备，并且充分利用了RO系统的脱盐能力，此外，由于添加了碱液，对于去除水中的有机物也十分有利。但是在控制方式上必须严格要求，这一点对于反渗透不是采用二级方式，而是一级方式时尤其重要