反滲透阻垢劑在選擇及使用時的問題探討

用于反滲透和納濾系統的阻垢劑是一系列用于阻止結晶礦物鹽的沉淀和結垢形成的化學藥劑。大多數阻垢劑是一些專用有機合成聚合物（比如聚丙烯酸、羧酸、聚馬來酸、有機金屬磷酸鹽、聚膦酸鹽、膦酸鹽、陰離子聚合物等），這些聚合物的分子量在2000－10000道爾頓不等。反滲透系統阻垢劑技術由冷卻循環水和鍋爐用水化學演變而來。對為數眾多各式各樣的阻垢劑，在不同的應用場合和所采用的有機化合物所取得的效果和效率差別很大。
采用聚丙烯酸類阻垢劑時要特別小心，在鐵含量較高時可能會引起膜污染，這種污染會增加膜的操作壓力，有效清除這類污染要進行酸洗。
如果在預處理中使用了陽離子混凝劑或助濾劑，在使用陰離子性阻垢劑時要特別注意。會產生一種粘稠的粘性污染物，污染會造成操作壓力增加，而且這種污染物清洗非常困難。
六偏磷酸鈉（SHMP）是早期在反滲透中使用的一種普通阻垢劑，但隨著專用阻垢劑的出現，用量已經大大減少了。SHMP的使用有一些限制。每2－3天要配制一次溶液，因為暴露在空氣中會水解，發生水解后不僅會降低阻垢效果，而且還會造成磷酸鈣結垢的可能性。使用SHMP可減少碳酸鈣結垢，LSI可達到＋1.0。
阻垢劑阻礙了RO進水和濃水中鹽結晶的生長，因而可以容許難溶鹽在濃水中超過飽和溶解度。阻垢劑的使用可代替加酸，也可以配合加酸使用。有許多因素會影響礦物質結垢的形成。溫度降低會減小結垢礦物質的溶解度（碳酸鈣除外，與大多數物質相反，它的溶解度隨溫度升高而降低），TDS的升高會增加難溶鹽的溶解度（這是因為高離子強度干擾了晶種的形成）。
最常見的結垢性無機鹽有：
◆ 碳酸鈣（CaCO3）
◆ 硫酸鈣（CaSO4）
◆ 硫酸鍶（SrSO4）
◆ 硫酸鋇（BaSO4）
不太常見的結垢性礦物質有：
磷酸鈣（Ca3(PO4)2）
氟化鈣（CaF2）
分散劑是一系列合成聚合物用來阻止膜面上污染物的聚集和沉積。分散劑有時也叫抗污染劑，通常也有阻垢性能。對于不同的污染物，不同的分散劑的效率區別很大，所以要知道所對付的污染物是什么。
需要分散劑處理的污染物有：
● 礦物質結垢
● 金屬氧化物和氫氧化物（鐵、錳和鋁）
● 聚合硅酸
● 膠體物質（指那些無定型懸浮顆粒，可能含有土、鐵、鋁、硅、硫和有機物）
● 生物性污染物
硅酸的超飽和溶解度難以預測，在水中有鐵存在時，會形成硅酸鐵，硅酸的最大飽和濃度會大大降低。其他的因素還有溫度和pH值。預測金屬氧化物（如鐵、錳和鋁）也非常困難。金屬離子的可溶解形式容許較高飽和度，不溶性離子形式更像是顆粒或膠體。
理想的添加量和結垢物質及污染物最大飽和度最好通過藥劑供應商提供的專用軟件包來確定。在反滲透設計軟件中采用的是較為保守的難溶鹽超飽和度估算。過量添加阻垢劑/分散劑會導致在膜面上形成沉積，造成新的污染問題。在設備停機時一定要將阻垢劑及分散劑徹底沖洗出來，否則會留在膜上產生污染問題。在用RO進水進行低壓沖洗時要停止向系統注入阻垢劑及分散劑。
阻垢劑/分散劑注入系統的設計應該保證在進入反滲透元件之前能夠充分混合，靜態攪拌器是一個非常有效的混合方法。大多數系統的注入點設在RO進水保安過濾器之前，通過在過濾器中的緩沖時間及RO進水泵的攪拌作用來促進混合。如果系統采用加酸調節pH，推薦加酸點要在上游足夠遠的地方，在到達阻垢劑/分散劑注入點之前已經完全混合均勻。
注入阻垢劑/分散劑的加藥泵要調到最高注射頻率，建議的注射頻率是最少5秒鐘一次。阻垢劑/分散劑的典型添加量為2－5ppm。為了讓加藥泵以最高頻率工作，需要對藥劑進行稀釋。阻垢劑/分散劑商品有濃縮液，也有固體粉末。稀釋了的阻垢劑/分散劑在儲槽中會被生物污染，污染的程度取決于室溫和稀釋的倍數。推薦稀釋液的保留時間在7－10天左右。正常情況下，未經稀釋的阻垢劑/分散劑不會受到生物污染。
下面的表給出一些藥劑廠商提供的加阻垢劑后，RO濃水中難溶鹽最大飽和度，以及設計軟件所采用的保守警戒值。這些數值基于濃水的情況，以正常未加藥時的飽和度為100％計算。海德能一直推薦用戶要向廠商確證其產品的實際效率。
選擇阻垢劑/分散劑的另外一個主要問題是要保證與反滲透膜完全兼容。不兼容藥劑會造成膜的不可逆損壞。供應商會進行藥劑的RO膜兼容性測試和效率測試。我們建議用戶向阻垢劑和分散劑廠商咨詢下列一些問題：
● 與相關RO膜的兼容性如何？
● 有沒有成功運行1000小時以上的最終用戶列表？
● 與反滲透進水中的任何成分（比如鐵、重金屬、陽離子聚電解質等）有沒有不可逆反應？
● 推薦添加量和最大添加量是多少？
● 有沒有特殊的排放問題？
● 是否適于飲用水應用（有必要時）？
● 該廠商還供應與阻垢劑相容的混凝劑、殺菌劑和清洗劑等其他反滲透藥劑嗎？
● 該廠商是否提供膜解剖或元件清洗一類的現場技術服務？