RO反渗透膜基础知识:RO膜元件的脱盐率
- 理解RO反渗透膜元件脱盐率指标
针对苦咸水RO反渗透膜元件的脱盐率指标,出现了大量的讨论。某些RO膜元件供应商根据标准测试条件下的单支RO膜元件产品性能规范,证明他们的产品有更高的脱盐率,这些RO膜元件供应商仅凭其初始单支RO膜元件脱盐率指标,做与包括FILMSEP膜元件在内的竞争品牌作比较,表明其最主要的产品性能区别。
这些RO膜元件品牌商仅仅让人们关注产品样本上脱盐率性能参数,却忽略了影响RO反渗透膜元件性能的其它重要因素。更有甚者,他们未考虑更为重要的事实:在用户系统条件下RO反渗透膜元件实际长期脱盐率要比RO膜元件制造商出厂试验时的单支RO膜元件的性能重要得多,因为RO膜元件的长期稳定性是影响膜系统运行成本、运行管理和维护保养最为重要的因素。
现在,你可能感到困惑,难道RO反渗透膜元件品牌商公布的脱盐率指标不能成为实际系统中的性能预期值吗?这取决于出厂检验的标准条件与用户系统实际条件的接近程度如何。假定实际系统条件中RO反渗透系统进水组成出现巨大的变化,包括温度、压力和pH值在内的其它系统条件与出厂测试条件出现明显差异,RO膜元件出厂时获得的测试结果根本无法与用户实际系统的结果较好的吻合。
此外,RO膜元件供应商制造RO膜元件的方法、测试的准备条件和采用的测试条件均对测试结果有很大的影响,仅根据产品样本上的脱盐率,进行有意义和完全对等的比较是很困难的。
当选择RO膜元件时,是否意味着应该忽略脱盐率指标呢?完全不是这个意思。我们强调的是在考虑脱盐率指标时应该综合考虑表征系统性能的其它重要指标,就是说用户应该理解各个RO膜元件品牌商是怎样建立它们的产品性能规范的,以及他们提供的产品性能参数与已有用户实际系统所表现的实际性能将会有多少差异。
让我们从论述脱盐率定义和如何测量RO膜元件性能入手进行讨论。
- RO膜脱盐率的定义
RO反渗透膜用于从水中脱除可溶性的盐份,当水分子快速透过RO反渗透膜时,溶解性的盐份透过膜的速度十分缓慢。在自然渗透条件下,水分子经扩散透过半透性膜进入高浓度含盐量侧,以便膜两侧溶质强度达到平衡。为了克服或逆转这一自然渗透的趋势,对高浓度进水施加压力,就会产生纯净的透过液。
脱盐率是RO膜元件排斥可溶解性离子程度的一种量度,RO反渗透膜元件能够脱除许多种不同的离子,除了个别特殊情况外,RO反渗透对二价离子比一价离子的脱除率要高,因此,如果膜对NaCl表出现优异的脱除率的话,可以预见,膜将会对二价离子如铁、钙、镁和硫酸根有更好的脱除率。因此,NaCl被广泛地用于作为评价反渗透RO膜元件离子脱除率性能的标准物质。
我们需要重点记住的是,以上仅说明了RO膜对离子态杂质的脱除性能,RO膜也能除去或至少承受进水中其它的杂质,例如有机物、二氧化碳和气体,当用户评估RO反渗透膜元件时,也应该包括其脱除或承受这些非离子类杂质的能力。
3.正确考虑RO膜脱盐率
在评价RO反渗透膜长期综合性能时,还应包括除脱盐率之外的其它重要性能指标这一点很关键。在选择RO反渗透膜元件时,膜的通量值、RO膜元件的流量、系统所需压力、膜污染的速率、RO膜的可清洗性和对化学清洗过程的耐受能力以及RO膜元件的长期坚固性等等都应是重要的考虑因素。上述每一个影响因素都将影响用户水处理系统的故障率、总产水量以及与其相关的投资及运行费用。
- 怎样测定脱盐率?
盐份透过RO膜的传递速度是以质量体积浓度度量的,现有的仪表能测定出产水比电导值(即电导率),这一数值可以十分容易地换算成透过RO膜的渗透液中每升所含盐份的毫克数。脱盐率由下述公式的百分数来表示:

- 不同的测试方法得出不同的脱盐率性能
最明显的问题是RO膜元件供应商的脱盐率是基于人工配制的测试条件下针对单支RO膜元件的数据,并未考虑特定应用现场的具体条件,这些现场的条件将决定反渗透膜元件在长期实际使用过程中的真正性能,但仅凭RO膜元件制造商的初始脱盐率数据选择反渗透膜元件,还是存在不易明显地被发觉的其它问题。
仔细分析RO膜元件品牌商所采取的测试条件表明,测试结果就会不一样,使其无法用样本上的脱盐率进行直接比较,并因此对结果产生了误导。表1说明了这一点,这是目前几家品牌RO膜元件供应商所采用的评价条件的比较。
表1:几家RO膜元件品牌商的测试条件
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测试参数 |
FILMSEP |
品牌“D” |
品牌“A” |
品牌“B” |
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温度 pH 回收率 进水压力 进水浓度 测试时间 |
25℃ 8 15% 225psi 2,000ppm 20分钟 |
25℃ 8 15% 225psi 2,000ppm 20分钟 |
25℃ 7.5 10% 225psi 1,500ppm 30分钟 |
25℃ 6.5~7.0 15% 225psi 1,500ppm 30分钟 |

显然这里没有统一规定的“标准”测试条件,同时,脱盐率(包括产水量)采用含盐份的进水进行测试计算时,它是测试条件的函数。如果测试采用低浓度的条件(如品牌“B”)或低回收率(如品牌“A”),获得的数据就无法与更高条件下的数值进行比较。FILMSEP执行的测试条件是目前RO反渗透工业界最严格的之一。
此外,测定脱盐率的时间长短对数据结果有十分明显的影响,这是因为RO反渗透膜元件的性能仅当达到稳定操作条件时,才能达到最高脱盐率。测定时间越长,RO膜元件就越接近这种稳定化的结果与状态。
正因为RO膜品牌商测定条件的不同,按照一一对应单独比较样本中的技术条件,即使不是行不通的话,那也是十分困难的。
- RO膜元件制造工艺的不同如何影响脱盐率的测定结果
RO膜元件制造工艺的不同将严重影响膜脱盐率数据,某些RO反渗透膜元件制造商采用直接干燥方法制造RO膜元件,在生产过程中,未反应的成膜化学品也被干燥了,使得RO膜元件在投入使用前必须将这些化学品冲洗掉,这种RO膜元件必须冲洗24小时以上,以除去残留化学品,然后对这些RO膜元件进行测定。
在FILMSEP公司的RO膜元件生产过程中,无需额外的冲洗步骤除去成膜化学品,在膜干燥之前,成膜化学品就通过水浴漂洗干净了,无需24小时的冲洗步骤,在测试和装运前,仅需简单的RO膜元件冲洗即可。
FILMSEP生产过程与其它品牌的明显不同之处表明,它们需要额外长时间冲洗,因其RO膜元件在经过长时间的湿润后会表现出更高的脱盐率。某些品牌商必须进行24小时冲洗,以便溶出残留化学品,预整定他们的膜元件,以便在出厂前得到更好的脱盐率数据。
- RO膜品牌商脱盐率规范真正意味着什么?
RO膜品牌商出版的脱盐率是基于RO膜元件出厂质保检验所获得的数据,或是某些RO膜元件品牌用于分类它们的产品时,在生产后期检验所获得的数据。
【质量保证检验】在RO膜元件生产过程,需要质保(QA)检验,特别是在精密制造环境中,以确保RO膜元件生产过程中的完整性,RO膜制造者所用的QA或适应性检验是一种盐水测试,在RO膜元件出厂前,在规定的测试条件下,测定RO膜元件的脱盐率和产水量。虽然,这些QA测定条件并不能在实际使用时重现,也不能成为现场使用时的性能参数,多年来,某此RO膜制造商却一直引导用户朝测定条件下得到的结果来解释今后的现场数据。
【RO膜元件制成后进行分类检验】第二种方式是某些RO膜元件品牌商用于RO膜元件成品后再进行测定性能,然后根据性能范围的不同来细分他们的产品,当这些品牌商的生产过程缺少保证产品高度一致性的精确性生产技术和装备时,就不得不采用这种分类检验,RO膜品牌商必须测定所有RO膜元件的脱盐率,并分别重新命名产品或标注出用于销售该类产品时的特殊性能值。
FILMSEP的精密制造工艺过程及设备不再需要这种等到RO膜元件制成后再进行分类检验的做法,这是因为在我们先进的生产线上制造出的RO膜元件,性能非常一致,而且它们的综合性能也是可预测的。事实上,FILMSEP的生产过程与技术是如此的精密,进行产品质保检验的脱盐率检验项目也可以一起省略掉,这就是为什么FILMSEP公司可以提供无需通水检测的干式RO膜元件。这样产生了非常明显的优势,由于脱盐率检验不再需要,也不需要对所生产的RO膜元件进行湿润。这意味着从我们工厂装运出来的RO膜元件可以是干燥膜元件,干式膜元件的优点十分明显:
- 在装运和贮存时,无需针对微生物滋生进行保护
- RO膜元件具有更长的贮存期
- 干式RO膜元件易于搬运,特别是寒冷地区
- 由于干式RO膜元件重量轻,运输成本低
- 在装入系统投运时,费时的冲洗RO膜元件保护液的步骤不再需要
FILMSEP公司销售干式RO膜元件,现在我们提供的干膜元件范围从家用低压RO膜元件到特大型市政和工业应用系统中的8英寸苦咸水RO膜元件,确保全球供应品质的一致性。
- RO膜系统稳定脱盐率比QA检验中的脱盐率更重要
过份注重RO膜元件制造时所获得的脱盐率数据是不全面的,这些数据对帮助你估计实际系统的性能也不是十分有用。
由于RO膜元件的制造过程不同,RO膜元件的脱盐率仅能在经过一个星期左右的“湿态”运行之后进行公正的比较,针对某一进水水质和系统条件,分析对比RO膜元件在使用现场所表现的实际性能,就可最好的代表该RO膜元件在该现场的脱盐率情况,因为它消除了人工设计的测试条件、预冲洗和其它测试前进行RO膜元件处理的所有误导因素。
大量的现场测定结果表明时,当RO膜元件达到稳定运行条件时,FILMSEP的RO膜元件的脱盐率性能均超过我们的QA数值,通常情况下,要经过几小时运行之后,事实上,FILMSEP的RO膜元件在刚投运时就表现出远高于样本规定的最低脱盐率。这也反映了其它品牌RO膜元件装运过程中或按装前的贮存与浸泡在保护液中的影响结果。
在实际水处理系统中,FILMSEP膜元件常常表现出99.5%以上的稳定脱盐率,当然,正如所有RO膜元件一样,系统进水水源情况和操作条件将会是影响某一特定水处理系统的实际脱盐率的决定性因素。
难道经过初始几小时的运行后,对所有的RO膜元件的脱盐均会有所提高吗?未必这样。如果RO膜元件在制造商那儿进行脱盐率检验前已经过24小时的冲洗,它的脱盐率就已经达到高峰值,当在系统实际运行条件下随着时间的增加,若脱盐率有增加的话,其可能性也是很少的。
绝大多数情况是,如果RO膜元件经过了标准测试条件下,经历非常长测定时间的出厂检验,这类RO膜元件一旦投入运行,它们会以出厂时的脱盐率水平作为最高起点,开始下降。相反,对大量反渗透RO膜元件的使用现场观察表明FILMSEP的RO膜元件对于大量的水源和极宽的操作条件,显示了非常高的脱盐率稳定性。
9.RO膜产品样本上脱盐率指标较好又怎样呢?
由于实际运行条件与人为测定条件不同,RO膜产品样本上的脱盐率并不能反映实际系统条件下的稳定脱盐率,由于不存在完全相同的标准评测方法,同时由于制造生产过程的不同将引起出厂测试结果的偏差,所以不能仅依靠RO膜品牌商的脱盐率进行公正的一一对应比较。然而,样本上的性能的确与该类RO膜元件在该条件下这个品牌商的质量保证或产品分类标准有关。这些性能如果是建立在比较保守的基础上,并且不被过分夸大用来预测所安装的膜系统,你就可以得到同样长期的结果,而且作为判断RO膜元件最低性能指标还是很有意义的。
以FILMSEP膜元件为例,设定的最低脱盐率是为了质保目的,以保证FILMSEP膜商品的完整性,公布99.5%的稳定脱盐率是对RO膜元件最低脱盐率的补充,除了使RO膜元件达到稳定状态,延长测试时间之外,稳定脱盐率由实验室用盐水经过较长时间测定所得,其它测定条件与进行最低脱盐率测定时的条件完全相同。
FILMSEP膜的稳定脱盐率指标更加接近RO膜元件在现场所表现出来的性能,当然,实验室条件不可能考虑各种实际现场的运行条件。结合已有的现场数据,最低脱盐率和稳定脱盐率能够帮助人们作为预测FILMSEP的RO膜元件在实际特定系统中的性能的根据。
- 如果不依靠脱盐率指标,根据什么选择最适宜的RO膜元件?
过分关注单个RO膜元件的性能,进行实际水处理系统的总体性能估算的不合理性是显而易见的。FILMSEP公司液体分离部开发的反渗透系统分析计算软件是基于FILMSEP膜元件性能来模拟系统性能,结合了用户系统的特定系统资讯,该程序能模拟在实际系统条件下采用FILMSEP的RO膜元件所能得到的系统性能。
软件设计程序重点关注系统总性能,考虑了
- 进水水质(包括NaCl的浓度和其它杂质离子的含量和二氧化硅)
- 操作条件包括pH、温度、进水压力和回收率
- 用户特殊的水质要求
- 使用寿命
当你选择RO膜元件时,您也同时选择了RO膜元件供应商,它表明你不仅对所选RO膜元件作出了评价决定,同时也是对RO膜品牌商的技术专家和成功运行项目记录的评价决定。FILMSEP的RO膜元件具有膜工业界无可比拟的全套技术支持。正如FILMSEP先进的精密制造能力那样,干式RO膜元件技术的创新表明FILMSEP公司是先进技术和技术支持的领导者之一。