本發(fā)明涉及一種評價反滲透膜抗壓密性的方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
反滲透膜需要在較高壓力下運(yùn)行，運(yùn)行壓力一般在1.0MPa以上。反滲透膜的主要性能指標(biāo)是通量和脫鹽率，而在實際應(yīng)用時通量和脫鹽率會隨著運(yùn)行過程發(fā)生變化。一種常見的現(xiàn)象為：在一段時間內(nèi)，通量隨著運(yùn)行時間的延長逐漸衰減，脫鹽率逐漸升高。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是復(fù)雜的，濃差極化、膜污染和壓密可能多方位影響反滲透膜性能的變化。實際分析時，難于準(zhǔn)確判斷各種因素的影響大小。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種評價反滲透膜抗壓密性的方法。
本發(fā)明建立了一種評價反滲透膜抗壓密性的方法，對于分析膜在實際應(yīng)用過程中的性能變化提供判斷依據(jù)，同時有助于準(zhǔn)確分析各種因素的影響大小。
一種評價反滲透膜抗壓密性的方法，含義以下步驟；
干膜片或干膜元件直接運(yùn)行，在一定壓力下連續(xù)運(yùn)行一段時間，記錄膜片通量或膜元件通量隨著運(yùn)行時間的變化規(guī)律。然后通過公式計算反滲透膜的抗壓密系數(shù)，即可評價該反滲透膜的抗壓密性。
反滲透膜通量并非隨著過濾壓力的增大而線性增大，當(dāng)膜材質(zhì)、膜厚、膜孔結(jié)構(gòu)、孔隙率等不同時，膜通量變化差別顯著。為表征膜片在實際應(yīng)用情況下的性能，需要測試膜的抗壓密性。
膜抗壓密性的差別可用抗壓密系數(shù)來表示，定義膜抗壓密系數(shù)為：
式中，Q0為壓力P0下的純水通量，LMH；Qi為壓力下的純水通量，LMH?？箟好芟禂?shù)越接近100％，表示膜的抗壓密性越好。這里P0和Pi的選擇，可根據(jù)膜片實際應(yīng)用情況選擇，一般P0選擇對膜沒有壓密的低壓(≤0.1MPa)，Pi選擇膜的實際使用壓力或最高使用壓力，兩個壓力下測試運(yùn)行時間30min、60min均可。
膜抗壓密性的差別也用壓密系數(shù)來表示，膜通量的變化通常存在以下關(guān)系：
式中，F(xiàn)w1、Fwi分別為第1、第i小時的純水通量，LMH；t為操作時間，m即為壓密系數(shù)，亦稱壓實斜率。m值是可以通過實驗測出來的，是描述膜壽命的參數(shù)之一，m值越小，膜壽命越長。對于反滲透過程，m值一般小于0.03。
壓密臨界壓力：由低到高逐漸升高測試壓力，并在相應(yīng)壓力下連續(xù)運(yùn)行一段時間，當(dāng)膜的純水通量出現(xiàn)明顯衰減時的壓力可作為該膜的壓密臨界壓力P。
本發(fā)明方法簡單，快捷，便于不同膜品種之間的比較?，F(xiàn)有反滲透膜性能評價方法中，并無抗壓密性的評價。本方法的建立，可進(jìn)一步完善反滲透膜性能評價方法，對膜長期性能或膜壽命具有指導(dǎo)意義。
部分工作者采用高濃度鹽溶液作為測試液，來評價反滲透膜的抗壓密特性。但是反滲透膜在高濃度鹽溶液中運(yùn)行，不可避免的會發(fā)生濃差極化和膜污染現(xiàn)象，這將給抗壓密因素的分析引入干擾，所得到的抗壓密性能并不能反映膜的真實性能。而本方法采用超純水作為測試液，完全排除濃差極化和膜污染的干擾，所得到的抗壓密性能完全反映反滲透膜本體的真實性能。
反滲透膜在運(yùn)行過程中性能發(fā)生變化時，需分析引起性能變化的因素以及各因素所占比例大小，現(xiàn)有評價分析方法難于判斷各因素所占比例大小。本發(fā)明方法的建立，對于分析膜在實際應(yīng)用過程中的性能變化提供判斷依據(jù)，同時有助于準(zhǔn)確分析各種因素所占比例大小。
本發(fā)明提供的反滲透膜抗壓密性的評價方法：
(1)抗壓密系數(shù)：膜抗壓密性的差別可用抗壓密系數(shù)來表示，定義膜抗壓密系數(shù)為：
式中，Q0為壓力P0下的純水通量，LMH；Qi為壓力下的純水通量，LMH。抗壓密系數(shù)越接近100％，表示膜的抗壓密性越好。這里P0和Pi的選擇，可根據(jù)膜片實際應(yīng)用情況選擇，一般P0選擇對膜沒有壓密的低壓(≤0.1MPa)，Pi選擇膜的實際使用壓力或最高使用壓力，兩個壓力下測試運(yùn)行時間30min、60min均可。
(2)壓密系數(shù)：膜抗壓密性的差別也用壓密系數(shù)來表示，膜通量的變化通常存在以下關(guān)系：
式中，F(xiàn)w1、Fwi分別為第1、第i小時的純水通量，LMH；t為操作時間，m即為壓密系數(shù)，亦稱壓實斜率。m值是可以通過實驗測出來的，是描述膜壽命的參數(shù)之一，m值越小，膜壽命越長。對于反滲透過程，m值一般小于0.03。
(3)壓密臨界壓力：
由低到高逐漸升高測試壓力，并在相應(yīng)壓力下連續(xù)運(yùn)行一段時間，當(dāng)膜的純水通量出現(xiàn)明顯衰減時的壓力可作為該膜的壓密臨界壓力。
抗壓密系數(shù)和壓密系數(shù)均可用來表征反滲透膜的抗壓密性能，前者通過高壓和低壓的通量比值來反映抗壓密性能，后者通過在一定壓力下較長時間運(yùn)行的通量變化來表征。實際應(yīng)用時，可根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。而壓密臨界壓力的確定，對應(yīng)用反滲透膜具有切實的指導(dǎo)意義。例如，在對反滲透膜元件進(jìn)行沖洗時，壓力的選擇應(yīng)低于壓密臨界壓力，避免沖洗過程由于壓力較高造成壓密而導(dǎo)致通量衰減。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1、本發(fā)明方法可快速了解膜品種的抗壓密性，同時對于分析膜在實際應(yīng)用過程中的性能變化提供判斷依據(jù)，有助于準(zhǔn)確分析各種因素(濃差極化、膜污染、壓密)的影響大小。
2、本發(fā)明方法簡單、快捷，評價所用膜既可以是膜片，也可以是膜元件，并且使用超純水作為測試液，完全不會造成濃差極化和膜污染，可準(zhǔn)確判斷不同膜品種之間抗壓密性的差別。另外，在實際應(yīng)用前進(jìn)行抗壓密性的評價，使反滲透膜在超純水中壓密，能更快速的使反滲透膜達(dá)到穩(wěn)定性能。
本發(fā)明帶來有益效果的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn):
1、關(guān)于反滲透膜的壓密提出了抗壓密系數(shù)、壓密系數(shù)和壓密臨界壓力的概念，評價其中一項即可了解該膜品種的抗壓密性，三項綜合評價既可以了解膜的抗壓密性，又可以為分析膜在實際應(yīng)用過程中的通量變化提供判斷依據(jù)，同時有助于準(zhǔn)確分析各種因素的影響大小。
2、一種評價反滲透膜抗壓密性能的方法之抗壓密系數(shù)；
式中，Q0為壓力P0下的純水通量，LMH；Qi為壓力下的純水通量，LMH?？箟好芟禂?shù)越接近100％，表示膜的抗壓密性越好。這里P0和Pi的選擇，可根據(jù)膜片實際應(yīng)用情況選擇，一般P0選擇對膜沒有壓密的低壓(≤0.1MPa)，Pi選擇膜的實際使用壓力或最高使用壓力，兩個壓力下測試運(yùn)行時間30min、60min均可。
3、一種評價反滲透膜抗壓密性能的方法之壓密系數(shù)；
式中，F(xiàn)w1、Fwi分別為第1、第i小時的純水通量，LMH；t為操作時間，m即為壓密系數(shù)，亦稱壓實斜率。m值是可以通過實驗測出來的，是描述膜壽命的參數(shù)之一，m值越小，膜壽命越長。對于反滲透過程，m值一般小于0.03。
4、一種評價反滲透膜抗壓密性能的方法之壓密系數(shù)；
由低到高逐漸升高測試壓力，并在相應(yīng)壓力下連續(xù)運(yùn)行一段時間，當(dāng)膜的純水通量出現(xiàn)明顯衰減時的壓力可作為該膜的壓密臨界壓力P。
具體實施方式
顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)稱元件、組件被“連接”到另一元件、組件時，它可以直接連接到其他元件或者組件，或者也可以存在中間元件或者組件。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。
本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將做進(jìn)一步的解釋說明，且各個實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。
實施例1：
一種評價反滲透膜抗壓密性的方法,含有以下步驟；
干膜片B-1，干膜片B-2，干膜片B-3，干膜片B-4，直接運(yùn)行，測試液采用超純水：
①0.1MPa穩(wěn)定60min測試初始通量；
②提升壓力至1.0MPa，穩(wěn)定60min測試初始通量。
③利用抗壓密系數(shù)公式計算膜片的抗壓密系數(shù)λ。
實施例2：
一種評價反滲透膜抗壓密性的方法,含有以下步驟；
干膜元件B-1，干膜元件B-2，干膜元件B-3，干膜元件B-4直接運(yùn)行，測試液采用超純水，15％回收率：
①0.1MPa穩(wěn)定60min測試初始通量；
②提升壓力至1.0MPa，穩(wěn)定60min測試初始通量。
③利用抗壓密系數(shù)公式計算膜元件的抗壓密系數(shù)λ。
實施例3：
一種評價反滲透膜抗壓密性的方法,含有以下步驟；
干膜片B-1，干膜片B-2，干膜片B-3，干膜片B-4以1.0MPa壓力連續(xù)運(yùn)行24h，測試液采用超純水，每隔30min測試產(chǎn)水通量，記錄膜片通量隨運(yùn)行時間的變化規(guī)律，并利用壓密系數(shù)公式計算膜片的壓密系數(shù)m。
實施例4：
一種評價反滲透膜抗壓密性的方法,含有以下步驟；
干膜元件B-1，干膜元件B-2，干膜元件B-3，干膜元件B-4以1.0MPa壓力連續(xù)運(yùn)行24h，測試液采用超純水，15％回收率，每隔30min測試產(chǎn)水通量，記錄膜元件通量隨運(yùn)行時間的變化規(guī)律，并利用壓密系數(shù)公式計算膜元件的壓密系數(shù)m。
實施例5：
一種評價反滲透膜抗壓密性的方法,含有以下步驟；
干膜片B-1，干膜片B-2，干膜片B-3，干膜片B-4直接運(yùn)行，測試液采用超純水：
①0.1MPa連續(xù)運(yùn)行8h，每隔30min測試產(chǎn)水通量；
②提升壓力至0.2MPa連續(xù)運(yùn)行8h，每隔30min測試產(chǎn)水通量；
③依此方式運(yùn)行，提升壓力間隔0.1MPa，直至1.0MPa。
分別比較每個壓力下，純水通量隨著運(yùn)行時間的變化規(guī)律，通量開始發(fā)生明顯衰減的壓力值即可定義為該膜片的壓密臨界壓力P。
實施例6：
一種評價反滲透膜抗壓密性的方法,含有以下步驟；
干膜元件B-1，干膜元件B-2，干膜元件B-3，干膜元件B-4直接運(yùn)行，測試液采用超純水，15％回收率：
①0.1MPa連續(xù)運(yùn)行8h，每隔30min測試產(chǎn)水通量；
②提升壓力至0.2MPa連續(xù)運(yùn)行8h，每隔30min測試產(chǎn)水通量；
③依此方式運(yùn)行，提升壓力間隔0.1MPa，直至1.0MPa。
分別比較每個壓力下，純水通量隨著運(yùn)行時間的變化規(guī)律，通量開始發(fā)生明顯衰減的壓力值即可定義為該膜元件的壓密臨界壓力P。
具體實施結(jié)果：
從以上結(jié)果來分析，膜片與膜元件的形式評價抗壓密性具有一致性。從4類膜品種(干膜片B-1，干膜片B-2，干膜片B-3，干膜片B-4)抗壓密系數(shù)λ、壓密系數(shù)m和壓密臨界壓力P來看，干膜片B-1膜的抗壓密性最差，干膜片B-4膜的抗壓密性最好。并且在評價壓密系數(shù)時，可以計算膜片或膜元件在24h內(nèi)的純水通量衰減率，這是表征膜本體對通量衰減的貢獻(xiàn)，為分析實際應(yīng)用時膜通量衰減提供判斷依據(jù)。
反滲透膜可以是膜片，也可以是膜元件。
純水為超純水，必須排除測試液中其他成分的影響。
如上所述，對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但是只要實質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。