矿泉水技术改造一-纳滤.doc

消除圣水峪矿泉水中沉淀物的技术改造实验分析（一）

纳滤膜过滤的应用

摘要：由于圣水峪矿泉水的原水中的暂时硬度达到220mg/L，会产生沉淀。

简单的超滤不可能去除无机盐，反渗透膜有会把绝大部分无机盐去除，所以使用纳滤膜来做实验，分析纳滤膜对总硬度及阳离子Ca2+、Mg2+、Sr2+和阴离子HCO3-、F-的去除效果和规律。 1 实验装置与实验方法 1.1 实验装置

纳滤膜实验装置由济宁新格瑞水处理有限公司提供，纳滤膜采用美国陶氏NF270-400型膜一只，实际运行压力在0.5～0.9 MPa之间不等。 1.2 实验方法

进水采用超滤后水，进膜压力为0.5MPa -0.9MPa之间，从0.5MPa开始，稳定运行两小时后依次升高0.1MPa，每个压力下稳定运行1小时后品控部取样，以后每小时取一次样品，每个压力取样两次，同时取纳滤前水样做对比实验。品控部对每个样品进行PH值、电导率、总硬度、总碱度、钙、镁、重碳酸盐的检验。同时把超滤水和0.7MPa进膜压力的纳滤后水样送检，检测锶和氟的含量。 2 结果和讨论

2.1 纳滤膜对矿物质的去除效果

纳滤膜对不同地区水中矿物质总量均有相当的去除作用，但去除率(用电导率表示)不稳定，去除率集中在50%左右，并随进膜的压力升高而升高，随原水电导率的增加，离子去除率总体呈降低趋势，如表1所示。

表1 纳滤膜对水中矿物质的去除效果

井号 项目 0.5MPa 705 370 47.5 722 482 33.3 709 364 48.7 733 408 44.3 0.6MPa 708 353 50.1 733 376 48.7 702 351 50.0 728 376 48.1 0.7MPa 695 338 51.4 725 354 51.2 692 339 51.0 730 353 51.6 0.8MPa 693 328 52.7 730 346 52.6 696 325 53.3 730 346 52.6 0.9MPa 699 322 53.9 730 340 53.4 697 323 53.6 731 340 53.5 超滤水 新电导率纳滤水 井 us/cm 去除率 超滤水 老电导率纳滤水 井 us/cm 去除率 有关资料表明，截留率与浓度的这种相关性与道南平衡和迁移离子的屏蔽作

用有关。进料溶液中的离子浓度越高，其在膜微孔中的浓度也越高，因此最终在渗透物中的浓度也越高。同时，对负电荷的纳滤膜孔壁，正离子被富集在孔壁附近，使得孔内负的固定离子受到这种富集分布的屏蔽。这样，随着进料浓度的增加，电荷屏蔽作用增强，更多的阴离子可能从膜中透过，导致膜的截留率下降。

2.2 纳滤膜对总硬度及阳离子的去除效果

纳滤膜对水中总硬度及钙离子、镁离子的去除效果见表2。 井号 项目 0.5MPa 360.3 354.3 146.8 146.8 59.3 101.8 44.9 55.9 27.7 11.7 57.8 58.6 105 44.1 58.0 24.3 11.7 51.9 0.6MPa 348.3 154.1 55.8 100.2 42.5 57.6 25.3 12.6 50.2 350.3 156.1 55.4 106.6 57.0 46.5 18.0 3.27 71.8 350.3 156.1 55.4 96.2 44.1 54.2 24.3 12.6 48.2 348.3 148.1 57.5 110.6 51.3 53.6 17.0 6.1 64.1 0.7MPa 348.3 154.1 55，8 96.5 40.1 58.4 20.1 11.2 44.3 358.3 142.1 60.3 115.4 43.3 62.5 16.5 7.5 54.5 338.3 154.1 54，4 95.7 44.1 53.9 22.0 10.7 51.4 340.3 146.1 57.1 107.4 48.1 55.2 19.0 5.1 73.2 0.8MPa 346.3 140.1 59.5 100.2 44.1 56.0 27.2 9.72 348.3 146.1 58.1 98.6 43.3 56.0 22.4 10.2 54.5 344.3 138.1 59.9 125.1 48.9 60.1 11.8 5.1 56.8 0.9MPa 348.3 138.1 60.4 97.0 38.5 60.3 24.3 11.2 53.9 362.3 144.1 60.2 113.0 42.5 62.4 15.1 7.9 47.7 342.3 136.1 60.2 103.4 42.5 58.9 25.3 11.2 55.7 346.3 140.1 59.5 121.0 43.3 64.2 17.0 6.5 61.8 超滤水 总硬度 纳滤水 mg/L 去除率 超滤水 新钙 纳滤水 井 mg/L 去除率 超滤水 镁 纳滤水 mg/L 去除率 超滤水 总硬度纳滤水 us/cm 去除率 超滤水 老钙 纳滤水 井 mg/L 去除率 超滤水 镁 纳滤水 mg/L 去除率 64.3 342.3 140.1 59.1 109.0 55.3 49.3 15.6 -- -- 346.3 364.3 160.1 162.1 53.8 55.5 108.2 109.8 65.0 40.0 18.5 11.2 39.5 71.3 35.1 19.0 7.3 61.6 纳滤膜对总硬度和对阳离子的去除率波动很大，特别是镁比钙、总硬度的去

除率波动更大，从33%～73.2%不等。纳滤膜对总硬度、钙离子的去除率大部分在50%～60%、40%～60%之间，且随着进压得升高而有升高的趋势。 2.3 纳滤膜对总碱度及阴离子的去除效果

纳滤膜对总碱度、碳酸氢根离子的去除效果见表3。

井号 项目 0.5MPa 220.1 224.9 110.0 114.8 50.0 49.0 0.6MPa 210.5 110.0 47.7 256.7 134.2 47.7 220.1 100.5 54.3 268.3 122.5 54.3 215.3 100.5 53.3 262.5 122.5 53.3 210.5 100.5 52.3 256.7 122.5 52.3 0.7MPa 215.3 100.5 53.3 262.5 122.5 53.3 215.3 86.1 60.0 262.5 105.0 60.0 224.9 95.7 57.4 274.2 116.7 57.4 215.3 90.9 57.8 262.5 110.8 57.8 0.8MPa 229.6 95.7 57.3 256.7 116.7 54.5 210.5 90.9 56.8 256.7 110.8 56.8 224.8 95.7 57.4 274.2 116.7 57.4 208.1 86.1 58.6 253.4 105.0 58.6 0.9MPa 210.5 100.5 52.3 256.7 122.5 52.3 212.9 86.1 59.6 259.6 105.0 59.6 215.3 95.7 55.6 262.5 116.7 55.5 210.5 90.9 56.8 256.7 110.8 56.8 超滤水 总碱度 纳滤水 mg/L 去除率 新井 超滤水 HCO3- 纳滤水 mg/L 去除率 超滤水 总碱度纳滤水 us/cm 去除率 老井 超滤水 HCO3- 纳滤水 mg/L 去除率 268.3 274.2 134.2 140.0 50.0 48.9 210.5 215.3 153.1 114.8 27.3 46.7 256.7 262.5 186.7 140.0 27.3 46.7 纳滤膜对总碱度、碳酸氢根离子有较好的去除率，但去除率与进水中相应离子的浓度大小之间无明显差异，但随进膜的压力的升高，去除率有上升的趋势。同一水样和同一压力条件下，总碱度、碳酸氢根离子的去除率基本一样，纳滤膜对总碱度、碳酸氢根离子的去除率在45%-60%之间在。 2.4 纳滤膜对PH值的影响

纳滤膜对PH值的影响，结果见表4。

井号 新井 老井 项目 PH值 超滤水 纳滤水 降低 超滤水 纳滤水 降低 0.5MPa 7.56 7.58 7.88 7.49 0.39 7.85 7.79 0.06 0.6MPa 7.84 7.48 0.36 7.86 7.64 0.22 7.93 7.46 0.47 7.83 7.63 0.2 0.7MPa 7.93 7.45 0.48 7.88 7.62 0.26 7.93 7.45 0.48 7.84 7.61 0.23 0.8MPa 7.86 7.43 0.43 7.87 7.58 0.29 7.88 7.46 0.42 7.84 7.56 0.28 0.9MPa 7.87 7.42 0.45 7.86 7.57 0.29 7.88 7.43 0.45 7.81 7.56 0.25 -0.02 7.79 7.76 0.03 PH值 纳滤膜对PH值有一定的降低，但降低幅度较小且不稳定。

2.5 纳滤膜对锶和氟离子的去除效果

由于实验室不能进行锶和氟的检验，需送检。取0.7 MPa压力下纳滤水和原水，两口井都取样，总共四个样送检。结果见表5。

新井 项目 原 水 纳滤水 去除率 原 水 纳滤水 去除率 锶 氟 3.97 0.94 1.89 0.49 52.4% 47.9% 1.10 0.49 0.51 0.23 53.7% 53.1% 老井 在0.7 MPa压力下，纳滤对锶的去除率在50%以上；对氟的去除率不稳定且随着含量增大而降低。

这次送检的结果，其中新井的锶、氟与以前的检验结果差异较大，这次的样品是在连续抽水48小时以后所取的样品。我认为，有必要连续抽水直到水质稳定。 3 结论

①纳滤膜操作压力低，对高电价位的离子的去除率高，对分子质量大离子去除率高，是一种适合于饮用水生产中采用的膜过滤技术。

②纳滤膜对水中矿物质总量、总硬度、钙、重碳酸盐的去除率相差不大，在45%-60%之间。同样条件下，随原水电导率的增加，其去除率总体呈降低趋势。

③在0.7 MPa压力下，纳滤膜对锶的去除率平均为53.0%，纳滤膜对氟的去除率不大稳定，平均值为50.5%。

④根据本实验数据和送样的检测报告，原水经过纳滤膜过滤后，去除部分钙、镁、重碳酸盐后，锶的含量也符合天然矿泉水标准，说明纳滤也是一种适用于降低水中硬度的膜过滤技术。

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