CN102553452B - 一种用于清洗反渗透膜的膜清洗剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于反渗透膜上聚丙烯酰胺污染物的膜清洗剂。本发明中配制了酸性与碱性两类化学清洗剂，有针对性地对被污染反渗透膜表面的聚丙烯酰胺及其包裹的有机及无机污染物实现了溶解、分散、剥离和去除。本发明具有清洗剂制备简单、原料方便易得、能够较快恢复反渗透膜的产水通量、对反渗透膜元件无损坏等特点。

Description

一种用于清洗反渗透膜的膜清洗剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种反渗透膜清洗剂，特别涉及一种用于反渗透膜上聚丙烯酰胺污染物的膜清洗剂。

背景技术

目前反渗透膜法水处理工艺是污水深度处理回用的主要方法之一。由于化工、石化、钢铁工业中的工艺水、冷却循环水排污水，存在水质差、水质复杂、胶体、菌藻含量高等特点，容易对反渗透***造成污堵。受污染后发生污堵的反渗透膜会出现衰竭现象，致使膜元件在运行过程中压差上升，脱盐率、流量下降，甚至无法正常工作。

聚丙烯酰胺是一种大分子化合物，作为污水处理过程中常用的絮凝剂，可产生较好的絮凝作用。在进行反渗透膜处理前，经过过滤和超滤等过程可以去除大部分聚丙烯酰胺及其絮凝物，但由于预处理方式不当、加化学药品***不正常等问题，少量的聚丙烯酰胺及其絮凝物可能会进入后续单元，随着反渗透运行时间的增加，反渗透膜就可能会发生污堵，从而影响反渗透***的正常工作。

聚丙烯酰胺污染物常与其他有机污染物结合在一起，污染物组成复杂并具有胶体特性。常规清洗剂虽然适用于一般被污染的膜元件清洗，但对被聚丙烯酰胺污染的反渗透膜元件清洗效果欠佳，已不能彻底解决该类污染物的清洗问题，导致***不得不更换新的膜元件，造成成本的无端浪费。因此，迫切需要开发一种方便高效、对膜元件无损害的可用于清洗反渗透膜上聚丙烯酰胺污染物的膜清洗剂。

发明内容

本发明的一个目的是提供了一种用于清洗反渗透膜的膜清洗剂，该清洗剂用于清洗反渗透膜上的聚丙烯酰胺污染物以及与其相互包裹的其他有机物。

本发明采用如下的技术方案：

一种用于清洗反渗透膜的膜清洗剂,其特征在于该膜清洗剂分为酸性清洗剂或碱性清洗剂，所述酸性清洗剂包括酸、还原剂、杀菌剂、盐和水；所述碱性清洗剂包括碱、表面活性剂、络合剂、盐、醇、酮和水。

所述酸性清洗剂中的酸为盐酸、草酸、硝酸、柠檬酸、氢氟酸中的一种或几种，并使用盐酸或硝酸溶液将pH值调为2-3；

所述还原剂是亚硫酸氢钠，其质量浓度为0.05-1.0%；

所述杀菌剂是非氧化性杀菌剂，所述非氧化性杀菌剂为10-300ppm异噻唑啉酮或0.1%-1.5%质量浓度的甲醛溶液；

所述盐是氯化钠、硝酸钠、氯化钾或硝酸钾，质量浓度为1-10%。

所述碱性清洗剂中的碱是氢氧化钠或氢氧化钠与碳酸钠的混合物，使用氢氧化钠调节pH值为10-12；

所述表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，其质量浓度为0.1-0.2%；

所述络合剂是三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸四钠（EDTA四钠）或二乙烯三胺五羧酸五钠（DTPA五钠），其质量浓度为0.1-2.0%；

所述盐是氯化钠、硝酸钠、氯化钾或硝酸钾，质量浓度为1-10%；

所述醇、酮可以是丙酮、乙醇、乙二醇、丁醇中的一种或几种，所含醇、酮的总质量浓度为0.1-2.0%。

优选得，用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透***产水、蒸馏水或工业新鲜水。

本发明的另一个目的是提供上述膜清洗剂的使用方法。

在本发明中，两类膜清洗剂可以单独使用也可以交替使用。当两类药剂交替使用时，如果主要污染物是无机物，清洗次序可以是先使用酸性清洗剂再使用碱性清洗剂，如果主要污染物是有机物，则可以先使用碱性清洗剂再使用酸性清洗剂。为提高清洗效果，在使用清洗剂进行清洗前，可根据反渗透膜的污染程度将被污染的膜元件放入清洗剂中浸泡2-72h。

在该清洗剂的使用过程中，其中的酸性清洗剂在pH值2-3条件下通过化学反应清洗膜元件表面上可能存在的碳酸盐污垢、多数金属氧化物引起的污堵；碱性清洗剂在pH值10-12条件下利用表面活性剂、络合剂、渗透剂等的协同作用去除聚丙烯酰胺污染物、并去除可能存在的部分碳酸氢钙、碳酸氢镁、剥离微生物黏膜以及与聚丙烯酰胺污染物包裹的其他有机物；两类清洗剂中存在盐主要是调整清洗剂的渗透压，在清洗过程中，清洗剂侧的盐浓度远大于产水侧的盐浓度，如果清洗的反渗透膜的产水侧有充足纯净水供给，同时，在适当的清洗压力下，就可以发生膜产水侧纯净水透过膜，向清洗剂里的渗透流动，区别于原来的反渗透，就称之为正渗透。通过正渗透，水透过膜流动而形成了对膜表面的污垢物理冲洗，起到剥离作用。使用该清洗剂能够有效洗脱聚丙烯酰胺污染物以及与其相互包裹的少量无机污染物与有机污染物，清洗后，反渗透膜的运行通量和压差均能基本恢复到污染前的水平。

采用本发明中的膜清洗剂，对由于聚丙烯酰胺造成污染的反渗透膜元件进行化学清洗，膜组件表面吸附的聚丙烯酰胺污染物以及与其相互包裹的少量无机污染物和有机污染物均可得到有效的洗脱，而反渗透膜元件的运行通量、运行压差和脱盐率均能基本恢复至污染前的水平，因此可以有效地保障反渗透膜法水处理过程的连续稳定运行。

本发明提供的用于反渗透膜上聚丙烯酰胺污染物的膜清洗剂具备以下有益效果：所使用的清洗剂制备简单，原料方便易得；能够有效清除反渗透膜上聚丙烯酰胺污染物，能够较快恢复反渗透膜的产水通量；对反渗透膜元件无损坏。

具体实施方式

下面结合实施例进一步详述本发明的技术方案，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

实施例1

选用东丽反渗透膜元件TML20-370作为实验用膜，在水温为25℃的条件下，使用氯化钠和纯净水配制成总含盐量为2000mg/L的盐溶液作为原水，控制进水压力1.5 MPa，进水流量10t/h，膜元件正常运行时，浓水压力1.4 MPa，产水1.5t/h，产水盐含量6mg/L。在原水中加入阴离子聚丙烯酰胺（分子量1200万，泰和水处理有限公司），浓度为10mg/L，运行2小时后，进水压力1.5 MPa，进水流量8t/h，浓水压力1.1 MPa，产水0.6t/h，产水盐含量为35mg/L，参数变化说明膜已经被污染，其中脱盐率有少许下降，产水通量下降60%。

取上述受聚丙烯酰胺污染的膜元件进行清洗操作。

所使用的膜清洗剂配方为：

碱性清洗剂：该类清洗剂中含有碱、表面活性剂、络合剂、盐、醇以及水；清洗剂中的碱是氢氧化钠，使用氢氧化钠调节pH值为12；表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，其质量浓度为0.1%；络合剂是EDTA四钠，其质量浓度为2.0%；氯化钠的质量浓度为3%；乙二醇的质量浓度为0.5%；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透***产水。

清洗前，先将被聚丙烯酰胺污染的膜元件在碱性清洗剂中浸泡24h。浸泡后，使用碱性清洗剂对膜元件进行低压高流速冲洗，具体清洗工艺按照膜元件的产品技术手册中相关过程执行。经过连续清洗后，在25℃、进水压力1.5MPa、原水中氯化钠含量为2000ppm的标准条件下，对清洗后的膜元件进行性能测试，测试结果为，进水流量10t/h，浓水压力1.4MPa，产水1.43t/h，产水盐含量10mg/L。测试结果表明，反渗透膜上的聚丙烯酰胺污染物得到了有效地去除，膜元件的通量恢复至新膜元件95%。

实施例2

选用东丽反渗透膜元件TML20-370作为实验用膜，在水温为25℃的条件下，使用纯净水配制氯化钙、碳酸钠浓度均为10ppm的水溶液，向该溶液中添加氯化钠，使得溶液的总含盐量为2000mg/L。使用该溶液作为原水，在原水中加入阴离子聚丙烯酰胺（分子量1200万，泰和水处理有限公司），浓度为10mg/L，运行2小时后，进水压力1.5 MPa，进水流量变为7.4t/h，浓水压力0.9 MPa，产水0.53t/h，产水盐含量为42mg/L，参数变化说明膜已经被污染，其中脱盐率有少许下降，产水通量下降65%。

取上述受聚丙烯酰胺污染的膜元件进行清洗操作。

所使用的膜清洗剂配方为：

酸性清洗剂：该类清洗剂中含有酸、还原剂、杀菌剂、盐和水；清洗剂含有质量分数为0.5%的硝酸，使用盐酸将pH值调为2；还原剂是亚硫酸氢钠、其质量浓度为0.5%；为防止微生物在膜元件上生长繁殖，在药剂中添加非氧化性杀菌剂，200ppm异噻唑啉酮；氯化钠的质量浓度为3%；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透***产水。

碱性清洗剂：该类清洗剂中含有碱、表面活性剂、络合剂、盐、醇以及水；清洗剂中的碱是氢氧化钠，使用氢氧化钠调节pH值为12；表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，其质量浓度为0.1%；络合剂是EDTA四钠，其质量浓度为2.0%；氯化钠的质量浓度为3%；乙醇的质量浓度为0.5%；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透***产水。

清洗前，先将被聚丙烯酰胺污染的膜元件在碱性清洗剂中浸泡24h。浸泡后，先使用酸性清洗剂对膜进行低压高流速冲洗，之后再使用碱性清洗剂对膜元件进行低压高流速冲洗，具体清洗工艺按照膜元件的产品技术手册中相关过程执行。经过连续清洗后，在25℃、进水压力1.5MPa、原水中氯化钠含量为2000ppm的标准条件下，对清洗后的膜元件进行性能测试，测试结果为，进水流量10t/h，浓水压力1.4MPa，产水1.44t/h，产水盐含量12mg/L。测试结果表明，反渗透膜上的聚丙烯酰胺污染物得到了有效地去除，膜元件的通量恢复至新膜元件96%。

实施例3

选用东丽反渗透膜元件TML20-370作为实验用膜，在水温为25℃的条件下，使用纯净水配制氯化钙、碳酸钠浓度均为10ppm的水溶液，向该溶液中添加氯化钠，使得溶液的总含盐量为2000mg/L。使用该溶液作为原水，在原水中加入阴离子聚丙烯酰胺（分子量1200万，泰和水处理有限公司），浓度为10mg/L，运行2小时后，进水压力1.5 MPa，进水流量变为7.4t/h，浓水压力0.9 MPa，产水0.54t/h，产水盐含量为48mg/L，参数变化说明膜已经被污染，其中脱盐率有少许下降，产水通量下降64%。

取上述受聚丙烯酰胺污染的膜元件进行清洗操作。

所使用的膜清洗剂配方为：

酸性清洗剂：该类清洗剂中含有酸、还原剂、杀菌剂、盐和水；清洗剂含有质量分数为0.5%的硝酸，使用盐酸将pH值调为2；还原剂是亚硫酸氢钠、其质量浓度为1.0%；为防止微生物在膜元件上生长繁殖，在药剂中添加非氧化性杀菌剂，200ppm异噻唑啉酮；氯化钠的质量浓度为10%；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透***产水。

碱性清洗剂：该类清洗剂中含有碱、表面活性剂、络合剂、盐、醇以及水；清洗剂中的碱是氢氧化钠，使用氢氧化钠调节pH值为12；表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，其质量浓度为0.1%；络合剂是EDTA四钠，其质量浓度为2.0%；氯化钠的质量浓度为10%；乙醇的质量浓度为2.0%；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透***产水。

清洗前，先将被聚丙烯酰胺污染的膜元件在碱性清洗剂中浸泡24h。浸泡后，先使用酸性清洗剂对膜进行低压高流速冲洗，之后再使用碱性清洗剂对膜元件进行低压高流速冲洗，具体清洗工艺按照膜元件的产品技术手册中相关过程执行。经过连续清洗后，在25℃、进水压力1.5MPa、原水中氯化钠含量为2000ppm的标准条件下，对清洗后的膜元件进行性能测试，测试结果为，进水流量10t/h，浓水压力1.4MPa，产水1.45t/h，产水盐含量13mg/L。测试结果表明，反渗透膜上的聚丙烯酰胺污染物得到了有效地去除，膜元件的通量恢复至新膜元件97%。

实施例4

选用东丽反渗透膜元件TML20-370作为实验用膜，在水温为25℃的条件下，使用纯净水配制氯化钙、碳酸钠浓度均为10ppm的水溶液，向该溶液中添加氯化钠，使得溶液的总含盐量为2000mg/L。使用该溶液作为原水，在原水中加入阴离子聚丙烯酰胺（分子量1200万，泰和水处理有限公司），浓度为10mg/L，运行2小时后，进水压力1.5 MPa，进水流量变为7.4t/h，浓水压力0.9 MPa，产水0.53t/h，产水盐含量为45mg/L，参数变化说明膜已经被污染，其中脱盐率有少许下降，产水通量下降65%。

取上述受聚丙烯酰胺污染的膜元件进行清洗操作。

所使用的膜清洗剂配方为：

酸性清洗剂：该类清洗剂中含有酸、还原剂、杀菌剂、盐和水；清洗剂含有质量分数为0.5%的硝酸，使用盐酸将pH值调为2；还原剂是亚硫酸氢钠、其质量浓度为0.05%；为防止微生物在膜元件上生长繁殖，在药剂中添加非氧化性杀菌剂，200ppm异噻唑啉酮；氯化钠的质量浓度为5%；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透***产水。

碱性清洗剂：该类清洗剂中含有碱、表面活性剂、络合剂、盐、醇以及水；清洗剂中的碱是氢氧化钠，使用氢氧化钠调节pH值为12；表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，其质量浓度为0.2%；络合剂是EDTA四钠，其质量浓度为0.1%；氯化钠的质量浓度为1%；乙醇的质量浓度为0.1%；用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透***产水。

清洗前，先将被聚丙烯酰胺污染的膜元件在碱性清洗剂中浸泡24h。浸泡后，先使用酸性清洗剂对膜进行低压高流速冲洗，之后再使用碱性清洗剂对膜元件进行低压高流速冲洗，具体清洗工艺按照膜元件的产品技术手册中相关过程执行。经过连续清洗后，在25℃、进水压力1.5MPa、原水中氯化钠含量为2000ppm的标准条件下，对清洗后的膜元件进行性能测试，测试结果为，进水流量10t/h，浓水压力1.4MPa，产水1.44t/h，产水盐含量19mg/L。测试结果表明，反渗透膜上的聚丙烯酰胺污染物得到了有效地去除，膜元件的通量恢复至新膜元件96%。

Claims (4)

1.一种用于清洗反渗透膜的膜清洗剂,其特征在于该膜清洗剂分为酸性清洗剂或碱性清洗剂，所述酸性清洗剂包括酸、还原剂、杀菌剂、盐和水；所述碱性清洗剂包括碱、表面活性剂、络合剂、盐、醇、酮和水;

所述碱性清洗剂中的碱是氢氧化钠或氢氧化钠与碳酸钠的混合物，使用氢氧化钠调节pH值为10-12；

所述表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，其质量浓度为0.1-0.2%；

所述络合剂是三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸四钠或二乙烯三胺五羧酸五钠，其质量浓度为0.1-2.0%；

所述盐是氯化钠、硝酸钠、氯化钾或硝酸钾，质量浓度为1-10%；

所述醇、酮是丙酮、乙醇、乙二醇、丁醇中的一种或几种，所含醇、酮的总质量浓度为0.1-2.0%；

所述酸性清洗剂中的酸为盐酸、草酸、硝酸、柠檬酸、氢氟酸中的一种或几种，并使用盐酸或硝酸溶液将pH值调为2-3；

所述还原剂是亚硫酸氢钠，其质量浓度为0.05-1.0%；

所述杀菌剂是非氧化性杀菌剂；

所述盐是氯化钠、硝酸钠、氯化钾或硝酸钾，质量浓度为1-10%；

所述非氧化性杀菌剂为10-300ppm异噻唑啉酮或0.1%-1.5%质量浓度的甲醛溶液。

2.如权利要求1所述的一种用于清洗反渗透膜的膜清洗剂，其特征在于用于配制清洗剂的溶剂水选自反渗透***产水、蒸馏水或工业新鲜水。

3.一种权利要求1所述的膜清洗剂的使用方法，其特征在于酸性和碱性膜清洗剂单独使用或交替使用，当两类药剂交替使用时，如果主要污染物是无机物，清洗次序是先使用酸性清洗剂再使用碱性清洗剂，如果主要污染物是有机物，则先使用碱性清洗剂再使用酸性清洗剂。

4.一种权利要求1所述的膜清洗剂的使用方法，其特征在于使用本清洗剂过程中，要满足被清洗的反渗膜的产水侧有充足纯净水供给。