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技术干货丨放任膜结垢?那怎么能够!(下)

上期,拓宝为大家介绍了什么是防垢技术以及方法。本期,拓宝将与大家一起探索防垢控制计算的奥妙。大多数水都存在CaCO3结垢趋势,确定给水的CaCO3的结垢趋势,对苦咸水而言一般要采用Langelier饱和指数(LSI) 判断。判断和控制结垢的方法大致如下。

一:估计浓水参数

估计浓水参数时需要假设以下条件,以便确定CaCO3及其他垢的趋势。

(1)浓水的温度与给水相同。

(2)浓水的离子强度等于浓缩倍率(CF)乘以给水的离子强度,即式中Y——系统回收率, 以小数表示。这个公式忽略了一些离子会通过膜。

(3)Ca2+、 Sr2+、Ba2+、 SO42-、SiO2、F-在浓水中的浓度可以用CF乘以给水中的浓度来估计。

(4)浓水中的[HCO3-],按式计算

     [HCO3-]r——浓水中的HCO3-浓度(以mg/L CaCO3表示)

     [HCO3-]f——给水中的HCO3-浓度(以mg/L CaCO3表示)—— HCO3-的透过率,以小数表示。

(5)膜不能脱除CO2和其他任何气体,因此浓水中的CO2 浓度假设等于给水中的浓度。

二、控制垢CaCO3垢计算

确定是否要控制CaCO3垢的标准是浓水的Langelier饱和指数,该指数由给水的水质分析、反渗透系统的回收率和各种离子的脱除率来估计。

1.Langelier饱和指数(LSI ):确定浓水的LSI,LSI 等于浓水的pH值(pHb)减去CaCO3饱和液的pH值(pHs)。

2.计算Langelier饱和指数( LSI)

(1) 计算浓水的LSI必须设定系统回收率,来确定浓缩倍率,使用上述的假设,根据给水Ca2+、HCO3-和TDS来估计浓水中的Ca2+、HCO3-和TDS的浓度,把这些数值运用于图10-1(Langelier 饱和指数计算图)来确定浓水的pHs。

(2)计算pHb

如果不使用阻垢剂,浓水的LSI必须为负值,如果使用阻垢剂,例如使用(NaPO3)6 ,浓水的LSI ≤ 1,设计可取浓水的LSI=0.5

三、CaSO4、 SrSO4、 BaSO4、 CaF2垢的控制计算

加酸后可防止CaCO3垢,但是否需加阻垢剂还要看硫酸钙、锶、钡、氟化钙的离子积是否超过其溶度积。

各个盐的溶度积与浓水中相应盐的离子积比较:

当IPb>Ksp,发生沉淀;       当IPb<Ksp,溶液不饱和;        当IPb= Ksp,溶液饱和并处于平衡。

为防止结垢,建议IPb≤0.8Ksp

一般微溶盐的溶解度随溶液离子强度的增加而增加,对大多数苦咸水中遇到的微溶盐,Ksp作为离子强度函数的数据可供利用。

水的离子强度按式计算式中  I——离子强度;  mi ——离子i的摩尔浓度(mol/kg水);  Zi ——离子i的电荷

摩尔浓度按下式计算式中 Ci——溶液中离子i的的浓度(以mg/L离子计); MWi——离子i的分子量

四、氟化钙垢的控制

尚没有文献记载在反渗透系统中产生过氟化钙垢,然而,当给水中钙含量高时、[F-] 为0.1mg/L时,结CaF2垢是可能的,按以下步骤计算是否会产生CaF2垢:

(1)用给水中Ca2+和F-浓度乘以浓缩倍率算浓水中Ca2+和F-的浓度。

(2) 按公式计算Ca2+和F-的浓度。

(3) 按式计算浓水中CaF2的离子积

如果IPb>4.0x 10-11为避免CaF2沉淀,需要加(NaPO3)6阻垢剂,加(NaPO3)后在IPb<4.0 x10-9的条件下运行,则不会结垢。

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