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随着我国经济持续发展、人们生活水平日益提高,水资源供需矛盾日益突出,对生活用水的要求也越来越高。海水淡化是解决淡水危机的主要方法之一,但由于海水的硬度、浊度和总固溶物含量均非常高,因而导致淡化的能耗大、成本较高。
FTC(flow-throughcapacitor)新型脱盐技术具有低成本、低能耗等优点,已成为海水淡化技术的新亮点。但是,随着系统的运行,结垢离子浓度在电极表面不断增高,最终导致碳酸钙等难溶盐在电极表面沉积,影响电极的导电性,从而影响FTC的脱盐性能和使用寿命。因此为了保证电极具有长效性,要求进水基本不含二价和高价易结垢离子。纳滤膜软化作为一种新的水软化工艺,具有无污染、工艺简单、操作方便等优点。本文根据FTC脱盐技术进水要求,通过对纳滤膜分离性能及其影响因素的研究,开发了一种全新的利用纳滤膜作为FTC预处理的应用技术。
1.本文选择了HL1812纳滤膜对NaCl、KCl、Na2SO4、MgCl2、CaCl2及MgSO4等6种无机盐水溶液体系进行分离实验,考察纳滤膜分离性能随操作压力、料液浓度、无机盐种类等变化的影响及纳滤膜脱盐的稳定性,得到纳滤膜脱盐的一些规律。实验结果表明:纳滤膜对盐的脱除率随操作压力的增加而增加,并趋于定值;纳滤膜对盐的脱除率随电解质种类的不同而改变,相对而言,纳滤膜对二价或多价离子的脱除效果好,对一价离子的脱除效果的较差;纳滤膜对盐的脱除率随盐的浓度的增大而下降,但当盐的浓度很高时,脱盐率趋于一定值。
2.本文针对FTC海水淡化预处理的要求,对纳滤技术的工艺进行了系统研究,包括纳滤技术前处理、膜组合形式、操作条件及清洗方式的研究,提出了相应的最佳工艺方案。实验结果表明:操作压力对纳滤膜的水通量和脱除效果有直接的影响。当操作压力在0.9~1.0MPa时,纳滤膜的水通量和脱除效果最佳;保持合适的进料温度对纳滤膜的水通量和脱除效果有积极的影响。实验表明,进料温度为5~20℃为宜;通过调节进水的pH值,调整S&DSI饱和指数可以很好的防止难溶盐在膜上的沉积;物理冲洗方法对恢复纳滤膜的性能效果不佳,而采用酸清洗则有较好效果。
3.本文针对不同的海水淡化技术,采用相应的纳滤技术进行了海水淡化预处理研究,并进行了简单分析与评价。实验结果表明:通过对模拟海水的处理,发现纳滤膜对海水中的结垢离子有很好的脱除效果,对海水的TDS降低也有较好的表现,脱硬率为83%,脱盐率为35%,脱碱率为73%。一级纳滤出水可以满足反渗透海水淡化的进水要求,二级纳滤出水可以满足FTC电吸附脱盐的进水要求。研究表明,纳滤技术在海水淡化预处理中具有较好的应用前景。