卷式反滲透膜污染軸向分布及清洗過程的可視化研究.pdf

1、在反滲透膜分離過程中，膜污染始終是反滲透技術(shù)的瓶頸。這使發(fā)展一種實時、在線無損監(jiān)測技術(shù)精密監(jiān)測膜污染及清洗過程具有非常重要的現(xiàn)實意義。超聲時域反射技術(shù)(UTDR)作為一種實時在線監(jiān)測技術(shù)在膜分離過程中的應(yīng)用引起了人們廣泛興趣。本文發(fā)展多探頭超聲實時監(jiān)測與超聲信號聲強(qiáng)法在線監(jiān)測卷式反滲透膜元件軸向污染及清洗過程，并通過獨(dú)立膜性能、重量分析和掃描電鏡分析對超聲監(jiān)測結(jié)果驗證分析，得到了如下研究結(jié)果。
　　 首先，超聲波在線監(jiān)測卷式反滲

2、透膜污染軸向分布。研究采用了三個2.25MHZ高頻聚焦探頭和RE-4021TL型卷式反滲透膜組件，污染液為2.0 g/L硫酸鈣。結(jié)果表明，超聲信號能夠穿透組件外殼而進(jìn)入多層膜結(jié)構(gòu)，觀察發(fā)現(xiàn)隨膜表面污染沉積而超聲信號發(fā)生系列有序變化。此外，隨膜表面污染物沉積、結(jié)構(gòu)變化及污染層形成，聲強(qiáng)不斷減小至最低，后期趨于穩(wěn)定。研究還發(fā)現(xiàn)沿進(jìn)料液流動方向，聲強(qiáng)變化結(jié)果顯示污染物優(yōu)先靠近出口處沉積，越靠近出口，信號變化幅度越大，污染越嚴(yán)重。這是由于沿軸向

3、不斷加劇濃差極化所致。
　　 其次，超聲波在線監(jiān)測不同濃度下卷式反滲透膜元件濃差極化及污染過程。研究分別采用2.0 g/L和1.0 g/L硫酸鈣為污染液。結(jié)果表明，沿進(jìn)料液流動方向，信號變化誘導(dǎo)期趨于變短。同時只有達(dá)到相應(yīng)信號誘導(dǎo)期后，污染物方開始沉積。而且，污染物優(yōu)先靠近出口處沉積；越靠近料液出口，信號變化幅度越大，污染越嚴(yán)重。與1.0 g/L污染實驗相比，同位置2.0 g/L信號變化誘導(dǎo)期更短，變化幅度更大，污染更快更嚴(yán)重。

4、這與膜面料液濃差極化及過飽和程度相一致。
　　 最后，超聲波在線監(jiān)測卷式反滲透膜元件清洗過程。以接近膜元件出口TD3探頭超聲結(jié)果為例，清洗階段包括純水沖洗、浸洗與酸洗三部分。結(jié)果表明，在清洗階段，隨著膜通量恢復(fù)超聲信號均表現(xiàn)出一致性，揭示了超聲監(jiān)測卷式膜清洗過程的可行性，獨(dú)立的膜性能、SEM以及重量分析等結(jié)果證實了超聲監(jiān)測結(jié)果。
　　 綜上所述，本文通過超聲時域反射技術(shù)(UTDR)及信號擬合量化模型監(jiān)測為反滲透膜系統(tǒng)及膜