《SDI及其影响因素》PPT课件.ppt

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1、反渗透海水淡化反渗透海水淡化淤塞指数淤塞指数SDI及其影响因素及其影响因素昌昌 世世 王王学学 大大 津津 天天.反渗透进水反渗透进水SDI值值SDISDI是水中微粒和胶体浓度的一种量度。反渗透进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，采用水预处理过程中，采用SDISDI来评价预处理水的质来评价预处理水的质 量，或预测反渗透膜污染的危险趋势。量，或预测反渗透膜污染的危险趋势。SDISDI（Silt Density IndexSilt Density Index）是由）是由ASTMASTM（American American Society for Testing and Mat

2、erialsSociety for Testing and Materials）定义的。）定义的。标准号：标准号：Standard Test Method of Water,Standard Test Method of Water,Desalination:D 4189-95.Desalination:D 4189-95.Millipore 测试装置示意图测试装置示意图l lMFMF膜孔膜孔膜孔膜孔：l l膜片直径膜片直径膜片直径膜片直径：47mm47mml l膜材料膜材料膜材料膜材料：MCEMCEl l测试压力测试压力测试压力测试压力：207 207 kPakPa(30psi),G(30p

3、si),Gl l水温水温水温水温：两次计流量时温差不大于：两次计流量时温差不大于：两次计流量时温差不大于：两次计流量时温差不大于1 1 式中，式中，式中，式中，最初收集最初收集最初收集最初收集500ml500ml水样所需时间，水样所需时间，水样所需时间，水样所需时间，s s 继续出水继续出水继续出水继续出水1515分钟后，再次收集分钟后，再次收集分钟后，再次收集分钟后，再次收集500ml500ml水样所需水样所需水样所需水样所需时间，时间，时间，时间，s s 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

4、水的时间,在此采用在此采用在此采用在此采用 1515分钟，则分钟，则分钟，则分钟，则T T1515=15.=15.按照按照按照按照ASTMASTM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也可定为也可定为也可定为也可定为5 5分钟或分钟或分钟或分钟或1010分钟。分钟。分钟。分钟。现在一般都采用现在一般都采用现在一般都采用现在一般都采用1515分钟分钟分钟分钟。针对不同的膜材料，目前国内对 卷式膜和中空纤维膜分别提出的SDI1515建议值如下：在实际应用中常提出以下问题：l l

5、在膜法预处理中使用的在膜法预处理中使用的MFMF膜，其孔径通常为膜，其孔径通常为；使用的；使用的UFUF膜，名义膜，名义MWMW（MWCOMWCO）为）为2020，000-500000-500，000 Dalton000 Dalton（孔径为（孔径为 ）。二者的孔）。二者的孔径远比标准径远比标准MFMF膜（膜（孔径孔径 ）小。而且对某些海水预处理后浊度已）小。而且对某些海水预处理后浊度已经接近经接近 0 NTU0 NTU，然而按上述标准方法测得的，然而按上述标准方法测得的SDISDI值却很高，有时值却很高，有时还越来越高，这是何因？还越来越高，这是何因？l lSDISDI法最初是针对传统预处理

6、工艺提出的，近十年来膜法预处理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？大量采用，有无什么问题？l l哪些物化条件影响哪些物化条件影响SDISDI值的准确性？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.影响影响SDI值的因素值的因素温度对温度对SDI的影响的影响实验是用专门制备的 UF浊度低 处理水。于0.01 NTU，图中示出SDI值随温度升高而升高。膜的通量都随温度升高而增加。对于 MF测试装置，在15分钟较高温度下的测试，MF捕集的污染物量也必然大于低温时的捕集量，因而SDI1515升高。pH对对SDI 的影响的影响l l

7、在在UFUF预处理水中溶解预处理水中溶解物为物为CaCa、MgMg离子，离子，pHpH值由中性提高到值由中性提高到8 8以上，则有胶体和沉以上，则有胶体和沉积产生的倾向。积产生的倾向。l l对于对于FeFe离子，离子，pHpH小于小于7 7后，有利于阻止后，有利于阻止Fe(OH)Fe(OH)3 3的生成。的生成。余氯与化学药剂的影响余氯与化学药剂的影响SDI值增加的因素（以值增加的因素（以UF预处理海水测试）预处理海水测试）膜材料亲水性的影响膜材料亲水性的影响分别采用亲水性和疏水性分别采用亲水性和疏水性分别采用亲水性和疏水性分别采用亲水性和疏水性 MFMF膜，孔径仍为，对典型膜，孔径仍为，对典

8、型膜，孔径仍为，对典型膜，孔径仍为，对典型UFUF处理海水进行的测试如下表：处理海水进行的测试如下表：处理海水进行的测试如下表：处理海水进行的测试如下表：亲水亲水亲水亲水PVDF MFPVDF MF膜，膜，膜，膜，SDISDI比标准比标准比标准比标准MCE MEMCE ME膜低，表明此膜低，表明此膜低，表明此膜低，表明此PVDFPVDF膜更具亲水性；膜更具亲水性；膜更具亲水性；膜更具亲水性；PA MFPA MF膜的膜的膜的膜的SDISDI亦低（虽然其亦低（虽然其亦低（虽然其亦低（虽然其FluxFlux很小），因其孔隙率低。很小），因其孔隙率低。很小），因其孔隙率低。很小），因其孔隙率低。亲疏水

9、性膜示意图亲疏水性膜示意图由于UF预处理海水中，不存在以上的微粒，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，检测表明，对于开放海域的海水，浊度很低，SDI值也低，二者一值也低，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，致性很好。而对于富营养化的封闭海域，即使浊度很低，SDI值却值却较高。较高。溶解有机物影响实验，

10、是取某封闭海域的海水，用溶解有机物影响实验，是取某封闭海域的海水，用3种种UF膜进行预膜进行预处理，预处理后水中浊度都非常低，达到处理，预处理后水中浊度都非常低，达到0.001 NTU以下，但含有以下，但含有较多天然有机物（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。溶解于水中的天然有机物被认为具有部分疏水性。标准标准SDI15仪测试结果分别示出。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）SD

11、I15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SDISDI值往往不同。下表反映了从值往往不同。下表反映了从值往往不同。下表反映了从值往往不同。下表反映了从UFUF后和从高压泵（后和从高压泵（后和从高压泵（后和从高压泵（6MPa6

12、MPa）后取样的）后取样的）后取样的）后取样的SDI SDI 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（DMFDMF）中。这是由于）中。这是由于）中。这是由于）中。这是由于UFUF预处理水中微气泡吸附在预处理水中微气泡吸附在预处理水中微气泡吸附在预处理水中微气泡吸附在SDI SDI 测定仪的测定仪的测定仪的测定仪的MFMF膜造成的。膜造成的。膜造成的。膜造成的。对对对对UFUF预处理海水进行脱气处理后的预处理海水进行脱气处理后的预处理海水进行脱气处理后的预处理海水进行脱气处理后的SD

13、ISDI1515，与高压泵（，与高压泵（，与高压泵（，与高压泵（6MPa6MPa）后水）后水）后水）后水样样样样SDISDI1515的比较为下表。的比较为下表。的比较为下表。的比较为下表。数据表明，脱气处理与海水加压，二者测出的数据表明，脱气处理与海水加压，二者测出的数据表明，脱气处理与海水加压，二者测出的数据表明，脱气处理与海水加压，二者测出的 SDISDI1515，比通常取样测，比通常取样测，比通常取样测，比通常取样测 小了很多，这实际上是消除了气泡对小了很多，这实际上是消除了气泡对小了很多，这实际上是消除了气泡对小了很多，这实际上是消除了气泡对”标准值标准值标准值标准值“定的定的定的定的

14、SDI SDI 测定值的影响。测定值的影响。测定值的影响。测定值的影响。.对对SDI评价法的思考评价法的思考 SDI SDI 评价方法，从其设计思想来看，更多的成评价方法，从其设计思想来看，更多的成分是表征浊度、微粒的影响，对于溶解有机质、化分是表征浊度、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。表征尚显不足。传统预处理法（传统预处理法（DMFDMF），对溶解有机质、化学），对溶解有机质、化学物质、气体等的去除相对乏力，而物质、气体等的去除相对乏力，而SDI SDI 法评价其预法评价其预处理水质尚能适用，

15、则对膜法（处理水质尚能适用，则对膜法（UF/MFUF/MF）预处理，）预处理，采用采用SDI SDI 法评价，其准确性和可靠性应当更高。因法评价，其准确性和可靠性应当更高。因为膜法预处理对有机物、胶体等的去除比传统预处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。理更有效。海水淡化膜法预处理迅速增长，其原因在于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；去除胶体很有效；2.预处理后，水中悬浮物极低，预处理后，水中悬浮物极低，RO的通量大，设备投资低；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，故不需污泥处在某些情况下，膜法预处理可不用絮凝剂，故不需污

16、泥处理，环境负担小；理，环境负担小；4.与传统法相比，水质好且稳定，与传统法相比，水质好且稳定，RO膜使用寿命长。膜使用寿命长。5.因此，针对膜法（因此，针对膜法（UFUF）预处理海水，深入研究）预处理海水，深入研究正确应用正确应用SDISDI评价方法是很重要的。评价方法是很重要的。在实际应用中常提出以下问题在实际应用中常提出以下问题l l在膜法预处理中使用的在膜法预处理中使用的MFMF膜，其孔径通常为膜，其孔径通常为；使用的；使用的UFUF膜，名义膜，名义MWMW（MWCOMWCO）为）为2020，000-500000-500，000Dalton000Dalton（孔径为（孔径为 ）。二者的

17、孔）。二者的孔径远比标准径远比标准MFMF膜（膜（孔径孔径 ）小。而且对某些海水预处理后，海水）小。而且对某些海水预处理后，海水的浊度已经接近的浊度已经接近 0 NTU0 NTU，然而按上述标准方法测得的，然而按上述标准方法测得的SDISDI值却很值却很高，有时还越来越高，这是何因？高，有时还越来越高，这是何因？l lSDISDI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？大量采用，有无什么问题？l l哪些物化条件影响哪些物化条件影响SDISDI值的准确性？值的准确性？虽然SDI值容易受到诸多因素的干扰，通常所

18、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.主要参考谢！谢