氯化铝是电解质吗

超滤膜在水处理应用过程中，超滤膜的透水量随温度的升高而增大，一般水溶液的粘度随温度升高而下降，从而减小了流动阻力，相应地提高了透水率。工程设计时应考虑工作现场供液的实际温度。

预处理超滤在水处理等工业净化、浓缩、分离过程中，可以作为工艺的预处理，也可以作为工艺的深度处理。在广泛应用的水处理工艺中，常作为深度净化的手段。根据中空纤维超滤膜的特点，对给水有一定的预处理要求。因为水中的悬浮物、胶体、微生物等杂质会粘附在膜表面，造成膜的污染。

由于超滤膜的水通量很大，截留的杂质在膜表面的浓度迅速升高，产生所谓的浓差极化现象。更为严重的是一些很细小的颗粒会进入膜孔，堵塞水通道。另外，水中微生物及其代谢产物产生的黏性物质也会粘附在膜表面。这些因素都会导致超滤膜的透水量下降，分离性能发生变化。同时，对超滤供水温度、pH值、浓度也有一定的限制。

因此必须对超滤给水进行适当的预处理并调节水质以满足给水要求，以延长超滤膜的使用寿命，降低水处理成本。

>>>>杀死微生物（细菌、藻类）

当水中含有微生物时，进入预处理系统后，部分被截留的微生物可能粘附在预处理系统表面，如多介质过滤器的介质上，当它们粘附在超滤膜表面生长繁殖，可能彻底堵塞微孔，甚至堵塞中空纤维内腔。

微生物的存在对中空纤维超滤膜危害极大，去除原水中的细菌、藻类等微生物十分重要。在水处理工程中通常加入NaClO、O3等氧化剂，浓度一般为1-5mg/l。此外，也可采用紫外线杀菌。在实验室中，可用过氧化氢（H2O2）或高锰酸钾水溶液循环作用30-60分钟对中空纤维超滤膜组件进行杀菌消毒。

杀菌处理只能杀死微生物，但不能从水中去除微生物，而只能阻止其生长。

>>>>降低进水浊度

当水中含有悬浮物、胶体、微生物等杂质时，就会造成水体产生一定程度的浑浊度，浑浊度会阻碍光的透过，这种光学效应与杂质的多少、大小、形状等有关。水的浑浊度一般用度来表示，规定1mg/lSiO2产生的浑浊度为1度，度数越大，表示所含杂质越多。

不同领域对供水浊度的要求也不同，例如一般生活用水，浊度不应大于5度。由于浊度的测量是测量水中颗粒透过原水后反射的光量、颜色、不透明度等，颗粒的大小、数量、形状都会对测量产生影响，而且浊度与悬浮物的关系具有随机性，浊度无法反映小于几微米的颗粒。

在膜处理中，精密的微结构可以拦截分子甚至离子粒子，因此用浊度来反映水质显然是不准确的。为了预测原水污染趋势，发展了SDI值测试。

SDI值主要用于检测水中胶体、悬浮物等颗粒物的多少，是表征系统水质的重要指标。测定SDI值的方法一般是采用孔径为0.45μm的微孔滤膜，在0.21MPa的恒定水流压力下，先记录水过滤500ml水样所需的时间t0，然后在同样的条件下继续过滤水15分钟，再次记录过滤500ml水样所需的时间t15，然后按照下式计算：SDI=(1-t0/t15)×100/15

水体的SDI值可以粗略的反映胶体污染的程度，如果井水的SDI小于3，地表水的SDI在5以上，SDI限值为6.66…，那么就需要进行预处理了。

超滤技术对于降低SDI值最为有效，经中空纤维超滤膜处理后的水的SDI为0，但当SDI过大时，尤其是较大的颗粒会严重污染中空纤维超滤膜。在超滤过程中，必须进行预处理，即用石英砂、活性炭或装有各种滤料的滤器进行过滤。至于采用何种处理工艺，并没有固定的模式，这是因为供水水源不同，因此预处理方法也不同。

例如对于浊度较低的自来水或地下水，采用5-10μm精密过滤器（如蜂窝、熔喷和PE烧结管等），一般可降至5左右。精密过滤器前需加入絮凝剂，并放置双层或多层介质过滤器进行过滤。一般情况下，过滤速度不超过10m/h，7-8m/h为宜。水的过滤速度越慢，过滤后的水质越好。

>>>>去除悬浮物和胶体

对于粒径为5μm以上的杂质，可用过滤精度为5μm的过滤器去除。但对于0.3~5μm之间的细小颗粒和胶体，使用上述常规过滤技术很难去除。虽然超滤对这些颗粒和胶体有绝对的去除效果，但对中空纤维超滤膜的危害极大。特别是胶体颗粒带电荷，是物质分子和离子的聚集体。胶体之所以能在水中稳定存在，主要是带同种电荷的胶体颗粒相互排斥的结果。

将与胶体粒子具有相反电性的带电物质（絮凝剂）加入原水中，以破坏胶体粒子的稳定性，使带电的胶体粒子中和为中性，使分散的胶体粒子凝聚成大的团聚体氯化铝是电解质吗，然后可以通过过滤或沉淀容易地除去。常用的絮凝剂有无机电解质，如硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁和氯化铁等。

有机絮凝剂如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯亚胺等。由于有机絮凝剂能中和胶体颗粒表面电荷，形成氢键而“架桥”，在短时间内完成混凝沉淀，从而大大改善水质，所以近年来高分子量絮凝剂有取代无机絮凝剂的趋势。

在投加絮凝剂时，可以加入助凝剂，如石灰、碳酸钠等pH调节剂，氯、漂白粉等氧化剂，水等增强剂，聚丙烯酰胺等吸附剂，以提高混凝效果。

絮凝剂通常制成水溶液，用计量泵添加，也可以用安装在供水管道上的喷射器直接加入水处理系统中。

>>>>去除可溶性有机物

可溶性有机物通过絮凝沉淀、多介质过滤、超滤等方法无法完全去除，目前多采用氧化或吸附的方法。

（1）氧化法利用氯气或次氯酸钠（NaClO）进行氧化，对去除可溶性有机物效果较好。另外，臭氧（O3）、高锰酸钾（KMnO4）也是良好的氧化剂，但成本稍高。

（2）吸附法：活性炭或大孔吸附树脂可有效去除可溶性有机物。但对于难以吸附的醇类、酚类等，仍需采用氧化法。

>>>>供水水质调节

【供水温度的调节】

超滤膜的透水量与温度有直接关系，超滤膜组件的透水量一般用25℃纯水测试。超滤膜的透水量与温度成正比，温度系数约为0.02/1℃，即温度每升高1℃，透水量增加约2.0%。因此，当供水温度较低（如<5℃）时，可采取一定的加热措施，使其在较高的温度下运行，以提高工作效率。但当温度过高时，对膜也是不利的，会引起膜性能的变化。对此，可采取冷却措施，降低供水温度。

【供水pH值的调整】

不同材质的超滤膜对pH值的适应范围不同，如醋酸纤维素适用pH=4-6，PAN、PVDF等膜可在pH=2-12范围内使用。若进水超出使用范围，则需进行调节。目前常用的PH调节剂主要有酸（HCl、H2SO4）和碱（NaOH等）。

由于溶液中的无机盐能够透过超滤膜，不存在无机盐的浓差极化和结垢问题，因此在预处理水质调节过程中一般不考虑其对膜的影响，而重点放在防止胶体层的形成、膜的污染和堵塞上。

2 操作参数正确掌握和执行操作参数对于超滤系统的长期稳定运行极为重要。操作参数一般包括：流量、压力、压降、浓缩液排放量、回收率和温度。

A.流量：

流量是指原液（供水）在膜表面流动的线速度，是超滤系统中超滤的重要操作参数。流量较大时，不仅造成能量浪费和压降过大，而且会加速超滤膜分裂性能的下降。相反，流量较小时，膜表面截留形成的边界层厚度增加，引起浓差极化，既影响水的透过率，又影响水的透过质量。最佳流量是通过实验确定的。

对于中空纤维超滤膜，当入口压力保持在0.2MPa以下时，内压膜的流速仅为0.1m/s，此流速的流型为完全层流状态，外压膜可获得较大的流速；对于毛细管超滤膜，当毛细管直径达到3mm时，其流速可适当增大，有利于降低浓度边界层。

需要指出两个问题，第一，流量不能任意确定，它与入口压力、原液流量有关；第二，对于中空纤维或毛细管膜，入口端的流量是不一致的，当浓水流量为原液的10%时，出口流量大约为入口端的10%。另外，提高压力使透水量增加，对流量的提高贡献很小。因此，增大毛细管直径、适当增加浓水排放量（回流量）都可以提高流量，特别是在超滤浓缩工艺中氯化铝是电解质吗，如电泳漆的回收，可以有效提高其超滤速率。

在允许的压力范围内，增加供水量、选择最高流量有利于保证中空纤维超滤膜的性能。

B.压力与压降：

中空纤维超滤膜的工作压力范围为0.1～0.6MPa，是指超滤定义域内处理溶液常用的工作压力。分离不同分子量的物质，需选用相应截留分子量的超滤膜，工作压力也不同。一般对于塑壳中空纤维内压膜，壳耐压小于0.3MPa，中空纤维耐压一般低于0.3MPa，因此工作压力应低于0.2MPa，膜两侧压差不大于0.1MPa。外压式中空纤维超滤膜耐压可达0.6MPa，但对于塑壳外压式膜组件，其工作压力也是0.2MPa。必须指出的是，由于内压膜直径较大，在用作外压膜时，在粘合处容易被压扁、割断，造成损坏，因此内外压膜不能通用。

当要求超滤液有一定的压力供下一道工序使用时，应选用不锈钢外壳超滤膜组件。中空纤维超滤膜组件工作压力为0.6MPa，超滤液压力可达30m水柱，即0.3MPa压力，但必须保持中空纤维超滤膜内外压差不大于0.3MPa。

选择工作压力时，除了考虑膜及壳体的耐压性能外，还要考虑膜的致密性及膜的抗污染能力。压力越高，透水量越大，相应的截留物质在膜表面的积累越多，阻力越大，会造成透水率的衰减。另外，进入膜微孔的颗粒也容易堵塞通道。总之，如果可能的话，选择较低的工作压力有利于充分发挥膜的性能。

中空纤维超滤膜组件的压力降是指原液入口处的压力与浓缩液出口处的压力之差。压力降与供水量、流量、浓水排放量密切相关。特别是对于内压式中空纤维或毛细管超滤膜，沿水流方向，膜面上的流量和压力是逐渐变化的。供水量、流量、浓水排放量越大，压力降越大，导致下游膜面上的压力达不到要求的工作压力，膜组件的总产水量会受到一定的影响。在实际应用中，应尽可能控制压力降值，随着运行时间的增加，由于污垢的积累，水流阻力增大，使压力降增大，当压力降超过初始值0.05MPa时，应进行清洗，疏通水道。

C、回收率及浓水排放量：

在超滤系统中，回收率与浓水排放量是一对互相制约的因素。回收率是指透过水量与供水量的比值，浓水排放量是指未透过膜而排出的水量。由于供水量等于浓水量与透过水量之和，因此浓水排放量大则回收率小。为保证超滤系统正常运行，应规定各部件的最小浓水排放量和最大回收率。

一般水处理工程中，中空纤维超滤膜组件的回收率约为50-90%。回收率由多种因素决定，如料液的组成和状态，即可截留的物质的量、膜表面形成的污垢层厚度以及对渗透水量的影响等。多数情况下可采用较小的回收率，将浓缩液排回原液系统，增加循环量以降低污垢层厚度，从而提高渗透率，有时还不增加单位产水能耗。

D、工作温度：

超滤膜的透水性随温度的升高而增大。一般水溶液的粘度随温度的升高而下降，从而减小流动阻力，相应地透水性增大。工程设计时应考虑工作现场供液的实际温度。

特别是随着季节变化，当气温过低时，应考虑温度调节，否则透水率可能随气温变化50%左右。另外，过高的温度也会影响膜的性能。正常情况下，中空纤维超滤膜的工作温度应为25±5℃。如果需要在更高的温度下工作，可以选择耐高温的膜材料和壳体材料。

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