盡管反滲透膜具有高的脫溴率,但是由于后處理工藝(氯化)的原因溴酸鹽還是可能形成于產(chǎn)品水中。反滲透膜對(duì)溴透鹽率的正確估計(jì)是脫鹽工廠的關(guān)鍵設(shè)計(jì),從而以確保最終產(chǎn)品水溴化物濃度不超過(guò)世界衛(wèi)生組織(WHO)的推薦值?;趲讉€(gè)采用反滲透膜元件的脫鹽工廠40個(gè)水樣分析結(jié)果表明,溴的透鹽率比氯的透鹽率高15%。今天為大家介紹一下滲透膜的脫溴率怎么計(jì)算?
1)為什么脫溴很重要
2)如何計(jì)算產(chǎn)水中的溴濃度含量
為什么脫溴很重要
天然水中含有少量的溴。海水中溴濃度通常在60到90mgL,反滲透產(chǎn)水中其濃度通常小于
0.1mg/L。為了降低傳染病感染的風(fēng)險(xiǎn),產(chǎn)水經(jīng)過(guò)氯化處理,以期為人類消費(fèi)提供微生物安全的水。氯化通過(guò)對(duì)傳染疾病的控制提供了堅(jiān)實(shí)的公共健康利益,然而其導(dǎo)致了溴轉(zhuǎn)為溴酸鹽(BrO),溴酸鹽是一種可疑的致癌物。如果含溴的水被臭氧氧化,溴酸鹽就會(huì)形成,這是常見(jiàn)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在氯化處理中并不常見(jiàn),但仍然是一個(gè)問(wèn)題。
由于其潛在的致癌性,針對(duì)溴的飲用水標(biāo)準(zhǔn)或?qū)t非常嚴(yán)格。美國(guó)國(guó)家環(huán)保局(1998)公布溴污染物其最大含量不超過(guò)10ugL。世界衛(wèi)生組織頒布的飲用水水質(zhì)指南(第三版,2008)最近從25ug/L修正為10ug/L。
作為一個(gè)粗略的指導(dǎo),采用反滲透膜元件的脫鹽工廠大多數(shù)產(chǎn)水中溴濃度期望值為0.1至1mg/L。當(dāng)溴酸鹽完全轉(zhuǎn)為溴時(shí),基于溴酸鹽(BrOs)與溴(Br)的分子量比為128/80或1.6倍,反滲透產(chǎn)水中溴最大期望濃度為1.6mg/L。這個(gè)值遠(yuǎn)高于EPA和WHO的限制值,因此,要注意避免在后處理中溴酸鹽的形成,溴酸鹽的轉(zhuǎn)化率目標(biāo)值應(yīng)低于1%。
如何計(jì)算反滲透膜產(chǎn)水中溴濃度
使用下面的方法計(jì)算產(chǎn)水中溴的濃度:
1、在進(jìn)水水質(zhì)及操作條件下用ROSA模擬運(yùn)行性能;
2、使用下述公式計(jì)算產(chǎn)水中溴的濃度:
溴產(chǎn)水=fac×溴進(jìn)水×(Cl產(chǎn)A/Cl選水)在這里,產(chǎn)水中溴濃度可以通過(guò)產(chǎn)品水溴/氯的相關(guān)因子(farc/)、給水中溴濃度、產(chǎn)水中氯濃度與進(jìn)水中氯濃度比進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)方程1,一旦Brl是已知的,根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)分析和產(chǎn)水中氯的濃度可以非常容易對(duì)產(chǎn)水中的溴進(jìn)行計(jì)算。為了獲得一個(gè)可靠的farc/值,從2007年開(kāi)始,從不同地理位置(澳大利亞、中東和歐洲)的幾個(gè)反滲透海水淡化廠進(jìn)行了超過(guò)40個(gè)水樣的分析(包括進(jìn)水、產(chǎn)水和濃水)。
所有的樣品對(duì)應(yīng)于安裝了SW30HRLE-400i膜元件(50%)和SW30XLE-400膜元件(10%)的單級(jí)系統(tǒng)。剩下的樣品對(duì)應(yīng)于采用內(nèi)部分段式設(shè)計(jì)(ISD)的系統(tǒng),其采用不同的反滲透膜元件,從而優(yōu)化了內(nèi)部水力學(xué)分布,結(jié)果降低了運(yùn)行成本。二級(jí)產(chǎn)水也進(jìn)行了初始評(píng)估,但是由于溴濃度與分析檢測(cè)極限(LOQ)很接近,故沒(méi)有進(jìn)行仔細(xì)分析。氯和溴的濃度由陶氏實(shí)驗(yàn)室分析,其與外部實(shí)驗(yàn)室一樣獲得的結(jié)果重現(xiàn)性很高。接下來(lái)的用于測(cè)定氯和溴濃度的方法是:
-DOW:離子色譜,IC850,Metrohm AG(Herisau,瑞士)。兩個(gè)檢測(cè)極限1.7mg/L(氯化物)和0.1mg/L(溴化物)。
一外部實(shí)驗(yàn)室B:對(duì)于氯,滴定法,Titration(SM4500),Aquakem 600(Schonenbuch,瑞士)。對(duì)于溴,離子色譜,DIONEXICS2000(Sunnyvale,CA,美國(guó))。兩個(gè)檢測(cè)極限
0.2mg/L(氯化物)和0.05mg/L(溴化物)。評(píng)估結(jié)果表明,采用FILMTECTM反滲透膜其溴的透鹽率比氯平均高15%,因此fsa等于1.15。
總結(jié):
從不同地理位置的幾個(gè)脫鹽工廠已經(jīng)證實(shí)反滲透膜對(duì)溴與氯的鹽透率。結(jié)果表明溴的鹽透率是氯的1.15倍,因此通過(guò)下述公式可以預(yù)測(cè)產(chǎn)水中溴的濃度,產(chǎn)水中氯的濃度可以通過(guò)ROSA軟件預(yù)先估算:
溴產(chǎn)水=1.15×溴水×(Cl產(chǎn)水/Cl=水)假設(shè)溴完全轉(zhuǎn)為溴酸鹽及考慮美國(guó)國(guó)家環(huán)保局和WHO的極限標(biāo)準(zhǔn),在反滲透海水淡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使產(chǎn)水中溴約5ug/L。即使最新的膜分離技術(shù)也不能滿足如此低的溴濃度要求。因此,要注意避免在后處理中溴酸鹽的形成,溴酸鹽的轉(zhuǎn)化率目標(biāo)值應(yīng)低于1%目標(biāo)。
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