RO 反渗透膜污染的形成原理与防治策略

一、反渗透设备膜污染的核心类型与形成机理

（一）无机结垢污染

• 成因：溶解盐类（如 CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄）超过溶解度极限，在膜表面结晶析出。

• 关键诱因：

• 浓差极化：膜表面盐浓度比主体溶液高 2-10 倍（如 Ca²⁺浓度超过溶度积 Ksp）；

• 操作条件：高回收率（＞75%）、碱性 pH（促进 CO₃²⁻生成）、水温下降（降低溶解度）。

• 典型现象：膜表面白色坚硬沉积物，产水量下降 5-10% 时即可观察到。

（二）有机胶体污染

• 污染物：腐殖酸、蛋白质、多糖、油类等大分子有机物及胶体颗粒（1-100nm）。

• 吸附机制：

• 氢键作用：有机物极性基团与膜表面酰胺基结合；

• 静电吸附：带负电有机物（pH＞等电点时）与带负电膜表面的弱吸引力；

• 架桥效应：胶体颗粒通过有机物黏结形成滤饼层。

• 危害：形成黏性凝胶层，导致跨膜压差（TMP）急剧上升，产水通量下降 20-30%。

（三）微生物污染（生物膜）

• 形成过程：

1. 微生物（细菌、藻类）在膜表面附着；

2. 分泌胞外聚合物（EPS）形成保护基质；

3. 生物膜厚度增加至 50-100μm，堵塞膜孔。

• 关键条件：

• 进水微生物浓度＞10³ CFU/mL；

• 营养源（如 BOD＞5ppm）、适宜温度（25-35℃）。

• 特征：膜表面滑腻黏液层，伴有异味，细菌代谢产物可降解膜材料。

（四）颗粒与胶体污染

• 污染物：泥沙、金属氧化物（Fe (OH)₃、Al (OH)₃）、硅胶体（SiO₂）。

• 沉积机制：

• 筛分效应：粒径＞膜孔的颗粒直接截留；

• 布朗运动：胶体颗粒扩散至膜表面沉积；

• 电荷中和：水中阳离子（如 Ca²⁺）降低胶体 ζ 电位，促进聚集。