两级反渗透加碱调节PH及加碱位置的分析

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科技两级反渗透加碱调节PH及加碱位置的分析
【摘要】两级反渗透系统设计与调节过程中，需要充分的考虑反渗透产水的PH值变化。

本文基于碳酸平衡原理，对分渗透系统产水PH值变化进行了分析，得出结果为：反渗透产水PH值下降量等于反渗透系统对HCO 3-透过率的负对数，并采用科学的方式道出了两级反渗透系统加碱调节PH到8.3是加碱量计算公式，同时也对加碱位置进行了简单的分析，供有关人员参考。

【关键词】两级反渗透加碱；调节PH；加碱位置
随着我国科学技术的发展，两级反渗透技术在化学水处理领域得
到了广泛的推广与应用，有效的缓解了我国水资源污染问题，并且在化学水处理过程中得到了广泛的应用，是现阶段我国重要的水处理除盐装置。

加强对反渗透系统产水PH值变化以及加碱调节PH值的研究具有十分现实的意义。

1.反渗透产水PH值变化分析
通常情况下，大自然中水的PH值会受到碳酸平衡原理的影响，其PH值会与水中碳酸物质化学平衡浓度相对应，因此，自然界中的地表水、自来水、地下水等的PH值为6~8之间，水中包含的物质主要为
HCO 3-、
CO 2；通过反渗透装置，就是将装置进水中的HCO 3-去除，保留CO 2，
所以反渗透系统产水中的HCO 3-含量降低，导致产水的PH值下降。

经过反渗透系统后，水中游离的碳酸总量与水溶解的CO 2相比可以忽略不计，故此往往将水中溶解CO 2浓度当做水中游离碳酸总浓度。

根据碳酸一级平衡式，可以导出原来水的酸碱度公式：PH=PK 1-log[CO 2]+log[HCO 3-]，
其中原水中游离的重碳酸根、二氧化碳的浓度分别用[HCO 3-]、
[CO 2]表示。

在原水PH值小于8.3的范围内，原水中只存在重碳酸盐，所以也可以将上述PH值表达式转变为：PH=PK 1-log[CO 2]+log[碱]。

原水经过反渗透装置后，水中游离的重碳酸根被去除，水中游离的碳酸总量下降，水中的总碱量同样下降，但是水
中溶解的CO 2含量不变，
所以产水PH值可以表示为PH(产）=PK 1-log[CO 2]+log[碱
（产）]。

由此，可以推导出PH的降低值：△PH=PH-PH(产）=log[碱]-log[碱（产）]=log[碱]/[碱（产）]，假设反渗透装置对
水中重碳酸根的渗透率为S HCO3-，
那么[碱（产）]=S HCO3-[碱]，由此可以推导出PH=log1/S HCO3-=-logS HCO3-，
通过上式可以看出，原水通过反渗透系统后，其PH值下降值与反渗透系统透过重碳酸根透过率负对数相等。

反渗透系统对重碳酸根的透过率越大，原水PH值下降值就越小，反之就越大。

但是，系统对重碳酸根的透过率值得不是装置膜元件对重碳酸根的透过率，是整个系统对其的透过率。

反渗透系统对高价离子的脱除率明显高于对一价离子，因此反渗透系统中碳酸盐的透过率低于重碳酸根的透过率。

另外，纯水具有较差的导电性，所以对其的PH值测试也相对困难，对其的测试往往用专用的PH测试探头。

在测量过程中，为了消除空气中二氧化碳对PH值的影响，一般利用在线动态法进行测试。

2.加碱调节PH值相关的调节计算
一级反渗透系统产水的PH值在4.8到7之间，在PH值小于8.3的范围下，水体中碳酸平衡仅仅需要计算一级电离平衡。

所以，可以将一级
反渗透系统产水的PH值表示成：PH 1
=PK 1-log[CO 2]+log[碱
（产）]，如果用 B表示在产水中加入碱的浓度，那么化学反应式可以表示为
OH -+CO 2+H 2O=HCO 3-+H 2O，
可见，水中一共有摩尔量为△B的碱经过化学反应转换为重碳酸根，在化学反应后（加减后），产水的PH值
为PH 11
=PK 1-log[CO 2]-△B/[碱(产）
]+△B，因此，加减后，PH变化值为 PH=PH 11-PH 1
，
将有关式子带入整理后，可以得出△B=[碱（产）](10△PH -1)/(1+k 110
PH+△PH
）。

由此可以得出水体中加减后PH 上升量，水中的碱度与加入的碱浓度成正比。

天然水体中，含有大量的碳酸化合物，一同构成了一个相对复杂的酸碱缓冲体系，在水体中加入酸性或碱性物质后，能够缓解水体酸碱度的变化。

反渗透系统产水水体中固体溶解度很小，水中的重碳酸根几乎被去除，水体中碱度相对较低，所以缓冲PH
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值变化的能力较小。

当产水的PH值为8.3时，水体中游离的CO 2含量极小，
占水体中游离碳酸化合物的1%，CO 2基本上已经转换为重碳酸根，
所以将两级反渗透系统加碱调节PH值的终点设置为8.3是科学的。

经过大量的实验证明，二级反渗透系统进水PH在8.3时，系统产水的电导率实现最低，如果继续加大加碱的含量，进水的PH值上升，产水的电导率却呈现增加的趋势。

可以将PH=8.3导入到△B公式中，△B=α[碱]，其中α表示产水PH值变化系数。

通过相关的计算，可以将PH值变化系数与△PH相对应的关系表示出来，具体关系见下表：
由此可见，一级反渗透系统产水的PH值与PH值变化值成反比，与
加碱量也成反比。

在设计反渗透装置系统过程中，一级反渗透产水的PH值、水中碱度值都可以通过反渗透膜生产厂家提供的专用软件计算得出，在系统调试过程中，水体中的碱度值、PH值都可以用检测装置在现场测得。

根据调试过程中相关计算值，并根据PH值与PH之变化系数之间的关系，合理的控制二级反渗透装置进水加碱量。

3.加减位置选择
由此可见PH值对二级的产水的电导率有着密切的关系，将PH值调到一个合适的位置才能等到一个最佳的产水水质。

根据反渗透系统设计，加碱位置可以设置在一级系统产水管路中，并在一级产水箱中设置安装PH测量探头，这样探头同样能够测量二级系统进水的PH值；另外，还可以将加碱位置设置在二级进水管路中，在加碱过程中需要对加碱与水混合度问题进行考虑，尽可能的使两者混合均匀，这种加碱位置方式需要将PH测量探头安装在高压泵前。

同时，在系统设置过程中，可以考虑将二级系统浓水进行回流，这样能够在一定程度上减少加碱量。

但是值得注意的是，浓水回流只能是部分回流，没有回流的部分需要导流至预处理水箱中。

4.总结
随着我国社会经济的快速发展，水资源环境逐渐恶劣，自然界中的水体不能满足人们饮用的要求，更不能满足医用用水要求。

反渗透系统的设计，就是通过一定的压力，使溶液通过反渗透膜，将相对纯水从溶液中分离出来。

随着反渗透膜分离技术的发展，一级反渗透系统、两级反渗透系统逐渐被开发利用起来，实现了对水体的分离、纯化、浓缩等效果。

另外，二级反渗透加碱后，混床进水水质得到明显的改善，延长了混床的周期制水量，减少了再生次数，降低了酸碱耗量，节约了成本，保障了除盐水水质安全。

本文通过对反渗透系统产水PH值变化的研究分析，并推导出加碱调节PH值相关的计算公式，为系统的设计、调试等提供有力的数据依据。

参考文献
[1]莫庆时.两级反渗透系统加碱调节P H值的分析[J].水处理技术,2012,25(4):68-69.
[2]郭程程,母智勇.二级反渗透进水加碱处理技术的应用[J].电力科学与工程,2011,27(6):99-100.
[3]高小媛.二级反渗透系统的设计与应用[J ].水处理技术,2012,27(3):64-65.
DOI:10.13751/ki.kjyqy.2015.02.213。