反渗透复合膜结构一般分为3层,自下而上分别为无纺布(厚度约120μm)、聚砜支撑层(厚度约40μm)以及聚酰胺脱盐层(厚度约0.2μm),如图所示。

其中只有聚酰胺层是真正的功能层,决定了反渗透膜的脱盐性能,而聚砜和无纺布层具有更大的孔径,主要起到支撑聚酰胺分离层的作用。然而工程经验显示,任何时刻只要产水压力高于进水或浓水压力0.03MPa,复合膜就有可能发生复合层之间的剥离,这就是反渗透膜的背压损坏现象。这种剥离会使膜表面脱盐层受到强烈拉伸,进而导致膜元件产水水质急剧降低,在某些极端情况下甚至不再具备脱盐能力。
反渗透膜背压损坏是指在反渗透系统中,产水侧的压力高于进水或浓水侧的压力,从而导致膜元件的损坏。这种现象通常发生在系统停机或阀门操作不当的情况下,例如关闭产水阀而未关闭进水泵时,会导致产水管中的水产生背压,进而对膜元件造成损伤。
反渗透膜背压损坏的详细机理是什么?
反渗透膜背压损坏的详细机理主要涉及压力失衡和机械应力。当反渗透系统中的产水压力超过进水或浓水压力时,即出现所谓的“背压”现象,这可能导致膜元件损坏。
具体来说,当渗透压超过浓缩压超过5 psi(约0.3 bar)时,膜可能会发生破裂。这种损坏可以通过探针和泄漏测试来识别,并通过视觉检查在自毁过程中确认。受损的膜通常会在靠近外胶线的位置显示出与渗透管平行的褶皱,膜会剥离并形成泡泡,主要发生在进料侧胶线、外胶线和浓缩侧胶线之间的边缘。
此外,背压损坏还可能由于系统设计和操作不当引起。例如,在反渗透系统的开机过程中,如果未打开产水阀门而直接启动高压泵,会导致产水流量计显示为零,这时如果直接关闭高压泵,可能会导致背压损坏。另外,多套反渗透系统共用一个产水母管时,个别系统停机而其他系统正常运行也可能导致背压。
背压损坏的主要原因包括:
1.停机时的压力积累:在反渗透设备停机时,管道内残留的水会对产水侧产生压力,如果产水管爬高超过一定高度(如10米),则产生的背压足以损坏膜元件。 2.阀门操作不当:在系统运行过程中,如果阀门关闭顺序不当,也可能导致产水侧压力升高,从而产生背压。
3.设计缺陷:系统设计不合理,如未安装爆破膜或止回阀等预防措施,也会增加背压损坏的风险。
背压损坏对膜元件的影响主要表现为:
膜袋粘合线破裂:当产水侧压力高于进水侧压力时,膜袋的粘合线会破裂,导致膜元件脱盐率下降或完全失效。
复合层剥离:背压过大还可能导致复合膜的复合层之间发生剥离或松动,进一步加剧膜元件的损坏。
反渗透系统中防止背压损坏中措施?
在反渗透系统中,爆破膜和止回阀是两种重要的保护装置,用于防止背压对系统造成损害。
爆破膜的工作原理及效果:
爆破膜的工作原理是将一个防爆膜片安装在压力管道末端,作为人为给定的薄弱环节。
当产水管路上的压力突然升高并达到某一特定值时,爆破膜片自发破裂,从而泄流减压。这种设计可以有效避免由于系统故障或阀门设置不当导致的背压问题。
例如,在反渗透出水阀门关闭时,启动进水泵导致膜滤水侧压力升高,这时如果突然停泵,会造成进水侧压力降低,滤水侧压力反顶反渗透膜脱盐层导致背压损坏。正确的处理方法应该是及时发现并手动开启出水阀门泄压。爆破膜可有效避免背压产生,应按照规定更换相同型号的膜片,不得封堵爆破膜安装孔。
止回阀的工作原理及效果:
止回阀的工作原理是利用流体压力和阀瓣的自重来控制阀门的开闭。在一个方向流动的流体压力作用下,阀瓣打开;流体反方向流动时,由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座,从而切断流动。止回阀的主要作用是只允许介质向一个方向流动,阻止反方向流动。在反渗透系统中,止回阀可以进一步避免背压的危害,如果出现单向阀损坏的情况,应及时维修保证其有效性。
