循环水杀菌剂对反渗透膜影响的研究
田 利1,黄善锋1,罗奖合1,焦会良2,张宝山2,张富收3,任志刚4
【摘 要】[摘 要] 根据华能上安电厂循环水水质和处理技术特点,设计了反渗透模拟装置,选用多种杀菌剂进行静态浸泡试验和动态模拟试验。在进水中含有不同杀菌剂情况下,对反渗透模拟装置的回收率及脱盐率等进行分析研究,系统地评价不同杀菌剂对反渗透膜性能的影响。研究结果表明,所研制的绿色杀菌剂对于采用反渗透脱盐技术处理循环水排污水的电厂较为适用,它不仅对循环水中的细菌有很好的杀灭作用,而且不会对反渗透膜产生影响;优氯净和1227 杀菌剂均不适于此类电厂使用。 【期刊名称】热力发电 【年(卷),期】2010(039)006 【总页数】5
【关键词】[关 键 词] 火电厂;循环水;水处理;杀菌剂;反渗透;膜
循环水排污水处置是火电厂有效节约淡水资源的重要环节。有些电厂对循环水排污水进行超滤及反渗透脱盐处理,将淡水回用至循环水或其它制水系统。因循环水在进行杀菌处理时一般加入不同化学性质的杀菌剂,故这些药剂会进入超滤、反渗透处理系统,直接影响到超滤和反渗透膜的寿命、清洗周期和运行费用。对此本文进行了静态浸泡试验和动态模拟试验,并给出杀菌剂对反渗透膜影响的确切系统的评价。
1 静态浸泡试验及结果
1.1 反渗透膜的结构
反渗透膜能阻挡绝大部分溶解性盐及分子量大于100 的有机物,但允许水分子透
过,目前发电厂广泛使用的复合反渗透膜脱盐率一般大于98%。反渗透技术与前置预处理系统配套使用,广泛用于海水、苦咸水淡化以及锅炉给水、循环水排污水处理。
本试验用膜为上安电厂循环水回用系统使用的科氏4820FR 抗污染膜,其为聚酰胺复合膜,顶层为全芳香高交联度聚酰胺,聚酰胺分离层厚度0.2 μm;中间层为聚砜,聚砜支撑层厚度75 μm;下层为聚酯支撑层,聚酯纤维厚度115 μm。 1.2 试验方法
将科氏4820FR 抗污染膜片浸泡在不同浓度不同种类的杀菌剂中,浸泡时间间隔分别为3 天、10 天、20天、30 天,以观测膜表面状态及膜组分的变化。 试验使用的杀菌剂为次氯酸钠(活性含量10%)、季铵盐类杀菌剂1227 和西安热工研究院有限公司研制的一种绿色杀菌剂(下文简称绿色杀菌剂)。为了强化试验效果,浸泡使用杀菌剂浓度均为100 mg/L。 1.3 试验结果
1.3.1 次氯酸钠溶液浸泡后膜的变化
次氯酸钠溶液浸泡3 天和30 天后膜表面状态的变化如图1 和图2 所示,浸泡后膜组分的变化见表1。
图1、图2 表明,用次氯酸钠溶液浸泡不同时间后,膜表面状态发生明显的改变。从表1 看出,用次氯酸钠溶液浸泡30天后,膜组分中C、Al、S 含量分别增加约10%、0.78%、0.28%,O 含量减少12%,膜组分发生明显的改变。这是因为膜顶层为高交联度的芳香族聚酰胺,它与氯在碱性条件下作用,首先在酰胺的氮上发生碱催化氯化,得到N—氯代酰胺中间体;在碱性条件下,形成N—氯代酰胺负离子,后苯基迁移至氮原子上,同时脱去氯负离子形成异氰酸酯。异氰酸酯含有累积
双键,易与水发生反应,与水的加成产物在碱溶液中脱去二氧化碳生成芳香胺。由于反应中脱去二氧化碳,使得芳香族聚酰胺分子中的氧原子比例下降,碳原子比例相对升高,故次氯酸钠等氯系杀菌剂对膜的结构及组成会产生较大的影响。 1.3.2 1227 杀菌剂溶液浸泡后膜的变化
1227 杀菌剂溶液浸泡30 天后,膜表面状态有轻微改变,浸泡后膜组分的变化见表2。
从表2 看出,1227 杀菌剂溶液浸泡30 天后,膜组分发生明显的改变,其中C 含量约增加5%,O 含量约降低5%,证明1227 杀菌剂对膜的结构及组成也产生了影响,但影响程度明显低于次氯酸钠。 1.3.3 绿色杀菌剂溶液浸泡后膜的变化
绿色杀菌剂溶液浸泡30 天后,膜表面状态未发生明显改变,浸泡后膜组分的变化见表3。
从表3 看出,绿色杀菌剂溶液浸泡30 天后,膜组分未发生明显改变,证明绿色杀菌剂溶液对膜的结构及组成未产生较大影响。
2 动态模拟试验及结果
2.1 试验装置和技术参数
杀菌剂对反渗透膜影响的动态模拟试验研究在华能上安电厂循环水排污水回用处理车间进行。华能上安电厂循环水回用处理工艺为:循环水排污水→絮凝沉淀→过滤→超滤→反渗透→1 ～4 号循环水水塔。循环水杀菌处理采用优氯净(二氯异氰尿酸)及1227杀菌剂。超滤膜虽可去除循环水排污水中部分有机物,但因优氯净、1227 杀菌剂等的分子量均小于1 000,故不能被超滤膜去除,它们会进入反渗透系统。为此,专门设计制造了反渗透模拟试验装置(图3),试验装置的技
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