反渗透海水淡化及其影响因素SDI淤塞指数昌 世 王学 大 津 天值SDI反渗透进水. lSDI是水中微粒和胶体浓度的一种量度。反渗透进 水预处理过程中，采用SDI来评价预处理水的质量，或预测反渗透膜污染的危险趋势。lSDI（Silt Density Index）是由ASTM（American Society for Testing and Materials）定义的。l标准号： Standard Test Method of Water, Desalination: D 4189-95.测试装置示意图Millipore lMF膜孔：0.45ml膜片直径：47mml膜材料：MCEl测试压力：207 kPa (30psi), Gl水温：两次计流量时温差不大于1 s s 水样所需时间，水样所需时间，500ml500ml最初收集最初收集 式中，式中，水样所需水样所需500ml500ml分钟后，再次收集分钟后，再次收集1515继续出水继续出水 s s时间，时间， , ,在第一次收集水样之后，继续出水的时间在第一次收集水样之后，继续出水的时间 =15.=15.1515T T分钟，则分钟，则1515在此采用在此采用 的定义，第一次收集水样之后继续出水的时间的定义，第一次收集水样之后继续出水的时间ASTMASTM按照按照。分钟分钟1515现在一般都采用现在一般都采用分钟。分钟。1010分钟或分钟或5 5也可定为也可定为针对不同的膜材料，目前国内对针对不同的膜材料，目前国内对 1515SDISDI分别提出的分别提出的中空纤维膜中空纤维膜和和卷式膜卷式膜 建议值如下：建议值如下：在实际应用中常提出以下问题：在膜法预处理中使用的MF膜，其孔径通常为0.1-0.35m；使用的UF膜，名义MW（MWCO）为20，000-500，000 Dalton（孔径为0.002-0.05m ）。二者的孔径远比标准MF膜（ 孔径0.45m ）小。而且对某些海水预处理后浊度已经接近 0 NTU，然而按上述标准方法测得的SDI值却很高，有时还越来越高，这是何因？ SDI法最初是针对传统预处理工艺提出的，近十年来膜法预处理大量采用，有无什么问题？哪些物化条件影响SDI值的准确性？l温度 lpH值 l余氯与化学药剂 l膜材料亲水性 l溶解有机物 l气泡. 影响SDI值的因素的影响SDI温度对浊度低 处理水。UF实验是用专门制备的 值随温度升高而升SDI，图中示出0.01 NTU于高。 MF膜的通量都随温度升高而增加。对于 MF分钟较高温度下的测试，15测试装置，在捕集的污染物量也必然大于低温时的捕集量， 升高。15SDI因而的影响SDI 对pH在UF预处理水中溶解 物为Ca、Mg离子， pH值由中性提高到8以上，则有胶体和沉 积产生的倾向。 对于Fe离子，pH小于 7后，有利于阻止 Fe(OH)3的生成。余氯与化学药剂的影响预处理海水测试）预处理海水测试）UFUF值增加的因素（以值增加的因素（以SDISDI膜材料亲水性的影响膜材料亲水性的影响，0.45m0.45m膜，孔径仍为膜，孔径仍为MFMF分别采用亲水性和疏水性分别采用亲水性和疏水性 处理海水进行的测试如下表：处理海水进行的测试如下表：UFUF对典型对典型膜低，表明此膜低，表明此MCE MEMCE ME比标准比标准SDISDI膜，膜，PVDF MFPVDF MF亲水亲水 FluxFlux亦低（虽然其亦低（虽然其SDISDI膜的膜的PA MFPA MF膜更具亲水性；膜更具亲水性；PVDFPVDF 很小），因其孔隙率低。很小），因其孔隙率低。亲疏水性膜示意图由于UF预处理海水中，不存在0.1m以上的微粒，表明使SDI升高的物质不被亲水PVDF膜截留，但可被疏水PVDF膜和PTFE膜截留；对于亲水PVDF膜，比标准MF孔径小的微粒不被吸附，水中微粒即随水通过；对于疏水PVDF膜、PTFE膜，即使很小的微粒几乎都吸附于微孔结构上，而不能通过。海水中有机物的影响海水中有机物的影响检测表明，对于开放海域的海水，浊度很低，SDI值也低，二者一致性很好。而对于富营养化的封闭海域，即使浊度很低，SDI值却较高。溶解有机物影响实验，是取某封闭海域的海水，用3种UF膜进行预处理，预处理后水中浊度都非常低，达到0.001 NTU以下，但含有较多天然有机物（NOM）。溶解于水中的天然有机物被认为具有部分疏水性。 标准SDI15仪测试结果分别示出。 1。 3种分子量UF膜预处理水的SDI15值在开始阶段都很好（ SDI15 3），这是由于溶解的NOM吸附到UF膜上，则水中NOM自然减少。2。 经过最初几天NOM突破之后，切割分子量大的膜（疏松膜） SDI15逐渐升高。因此溶解有机物会导致SDI增加。3。 NOM如果是腐质酸类，其分子量会分布在一个很宽的范围。则3种UF海水中有不同的腐质酸浓度，故UF-1（MWCO 500K）最高，UF-3 （MWCO 20K）最低。这就反映到SDI15值测试结果。气泡的影响气泡的影响UFUF值往往不同。下表反映了从值往往不同。下表反映了从SDISDI预处理海水在不同位置取出的水样，其预处理海水在不同位置取出的水样，其UFUF 测定结果。这种现象同样出现在传统预处理测定结果。这种现象同样出现在传统预处理SDI SDI ）后取样的）后取样的6MPa6MPa后和从高压泵（后和从高压泵（膜造成的。膜造成的。MFMF测定仪的测定仪的SDI SDI 预处理水中微气泡吸附在预处理水中微气泡吸附在UFUF）中。这是由于）中。这是由于DMFDMF（）后水6MPa，与高压泵（ 15SDI预处理海水进行脱气处理后的UF对 的比较为下表。15SDI样 ，比通常取样测 15SDI数据表明，脱气处理与海水加压，二者测出的 测定值的影响。SDI 小了很多，这实际上是消除了气泡对”标准值“定的评价法的思考SDI对. 评价方法，从其设计思想来看，更多的成SDI 分是表征浊度、微粒的影响，对于溶解有机质、化 学物质、气体以及某些胶体在不同条件下的影响的 表征尚显不足。 ），对溶解有机质、化学DMF传统预处理法（ 法评价其预SDI 物质、气体等的去除相对乏力，而 ）预处理，UF/MF处理水质尚能适用，则对膜法（ 法评价，其准确性和可靠性应当更高。因SDI 采用为膜法预处理对有机物、胶体等的去除比传统预处 理更有效。海水淡化膜法预处理迅速增长，其原因在于：1.去除胶体很有效；2.预处理后，水中悬浮物极低，RO的通量大，设备投资低；3.在某些情况下，膜法预处理可不用絮凝剂，故不需污泥处理，环境负担小；4.与传统法相比，水质好且稳定，RO膜使用寿命长。5. ）预处理海水，深入研究）预处理海水，深入研究UFUF因此，针对膜法（因此，针对膜法（ 评价方法是很重要的。评价方法是很重要的。SDISDI正确应用正确应用在实际应用中常提出以下问题在膜法预处理中使用的MF膜，其孔径通常为0.1-0.35m；使用的UF膜，名义MW（MWCO）为20，000-500，000Dalton（孔径为0.002-0.05m ）。二者的孔径远比标准MF膜（ 孔径0.45m ）小。而且对某些海水预处理后，海水的浊度已经接近 0 NTU，然而按上述标准方法测得的SDI值却很高，有时还越来越高，这是何因？ SDI法最初是针对传统预处理工艺提出的，近十年来膜法预处理大量采用，有无什么问题？哪些物化条件影响SDI值的准确性？虽然SDI值容易受到诸多因素的干扰，通常所测值的唯一性并不很高，但实用意义很大。确立SDI法是在20多年前，采用MF预示污染倾向简单方便。20多年执行以来，总的结果是安全的，因为诸多事实上的干扰因素，在多数情 况下都是升高SDI值，这就迫使预处理提高要求，提高安全性。当时在亚微尺度范围，还没有适用于各地的浊度与胶体污染之间的通 用关系，故SDI就成了事实上的RO进水质量评价标准。近年来，有的国家已在SDI值与高灵敏度水表面粒子计量之间，建立了很好的表征方法，可望在RO进水质量的评价方面会有重大改进。1.Masaaki Ando, Hiroshi Iwahori, et al., Peculiar or unexpected behavior of SDI of pretreated seawater for RO desalination, IDA Conference on Desalination and Water Reuse, 2003.2.Silt Density Index (SDI): Standard Test Method of Water, Designation: D 4189-95 (American Society for Testing and Materials)3.时钧，袁权，高从堦，膜技术手册，化工出版社，2001.4.林斯肯，海水淡化工程（王世昌主编），化工出版社，2002.主要参考主要参考谢！ 谢