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一、反渗透产水pH值降低原因
据统计,全球约65%的RO系统存在产水pH值低于进水的现象。其核心机制与水体中CO₂/HCO₃⁻/CO₃²⁻的缓冲体系密切相关。当原水通过RO膜时,HCO₃⁻因膜的高效截留(脱盐率≥99%)在浓水侧富集,导致以下平衡左移: 实验数据显示,当进水HCO₃⁻浓度为100mg/L时,产水侧HCO₃⁻浓度仅余0.5-1mg/L(脱除率99.5%),而CO₂因分子量小且不带电荷,可自由透过膜进入产水。根据亨利定律 ,产水侧CO₂分压升高,促使上述平衡右移,H⁺浓度增加,pH下降。 某海水淡化厂测试表明,进水pH=8.2时,产水pH降至6.8-7.2,CO₂透过量达15-20 mg/L。在HCO₃⁻浓度为200mg/L的苦咸水处理中,产水pH较进水会下降0.8-1.2单位。 RO操作压力会显著影响CO₂的溶解度。根据范特霍夫方程 ,压力每增加1MPa,CO₂溶解度提升约2.5%。产水在常压下释放时,CO₂迅速逸出,导致pH瞬时下降。这一现象可通过在线pH监测验证:某电厂RO系统显示,产水在膜出口处pH为7.0,储存30分钟后降至6.5。
二、反渗透产水pH值升高原因
污水处理回用项目中经常会存在产水pH值高于进水的现象。这与原水中氨氮(NH₃/NH₄⁺)浓度密切相关。氨氮的电离平衡 如下: RO浓缩过程中,NH₄⁺在浓水侧积累,促使平衡左移生成NH₃。由于NH₃为气态且分子量低(17g/mol),可穿透RO膜进入产水。产水侧NH₃浓度升高后,平衡右移生成OH⁻,导致pH上升。
某市政污水回用 项目显示,进水NH₃-N为5mg/L时,产水pH由7.6升至8.3,OH⁻浓度增加3倍。当进水pH>9时,NH₃占比超过50%,产水pH升幅可达1.5单位。
NH₃/NH₄⁺的分布系数(pKa=9.25)与pH值直接相关。实验表明: pH=7时,NH₃占比仅0.6%,RO膜对其截留率接近90%; pH=10时,NH₃占比升至64%,膜截留率骤降至30%以下。
这一特性导致高pH进水(如化工废水)更易引发产水pH升高。例如,某化工厂RO系统进水pH=9.8,产水pH达10.5,NH₃透过量达8.2mg/L。
反渗透产水pH值的升降本质是多数是原水中CO₂和NH₃的动态平衡被膜分离过程打破的结果。通过量化HCO₃⁻(脱除率≥99%)与NH₃的迁移规律,可根据水质特性选择预处理工艺与化学调节方案,来实现产水pH的稳定控制。
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