膜技術(shù)根底

一、膜根本知識(shí)

膜技術(shù)由于高效、實(shí)用、可調(diào)、節(jié)能、和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用，并產(chǎn)生了

極高的經(jīng)濟(jì)效益，在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)開(kāi)展和人民的日常生活中扮演著重要的角色。

膜的定義

膜是一種二維材料，通常是厚度在納米到微米范圍內(nèi)的一層薄片。

1.1.2膜材料能夠選擇透過(guò)的原因

①膜中分布有微細(xì)孔穴，不同孔穴有選擇滲透性（篩分效應(yīng)）。

②膜中存在固定基團(tuán)電荷，電荷的吸附、排斥產(chǎn)生選擇滲透性。

③膜別離物在膜中的溶解、擴(kuò)散作用產(chǎn)生選擇滲透性。

1.2膜別離的特點(diǎn)

膜別離過(guò)程與傳統(tǒng)化工別離方法，如過(guò)慮、蒸發(fā)、蒸餌、萃取、深冷別離等過(guò)程相比

擬，有如下特點(diǎn)。

①膜別離過(guò)程能耗比擬低

大多數(shù)膜別離過(guò)程都不發(fā)生相態(tài)變化。由于防止了潛熱很大的相變化，膜別離過(guò)程的

能耗比擬低。另外，膜別離過(guò)程通常在室溫下進(jìn)行，被別離物料加熱或冷卻的能耗很小.

②適合熱敏性物質(zhì)別離

膜別離過(guò)程通常在常溫下進(jìn)行，因而特別適合于熱敏性物質(zhì)和生物制品（如果汁、蛋白

質(zhì)、酶、藥品）的別離、分級(jí)、濃縮和富集。

③別離裝置簡(jiǎn)單、操作方便

膜別離過(guò)程的主要推動(dòng)力一般為壓力，因此別離裝置簡(jiǎn)單，占地面積小，操作方便，

有利于連續(xù)化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制。

④別離系數(shù)大、應(yīng)有范圍廣

膜別離不僅可以應(yīng)有于從病毒、細(xì)菌到微粒的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的廣泛別離范圍，而且

還使用于許多特殊溶液體系的別離，如溶液中大分子于無(wú)機(jī)鹽的別離。

⑤工藝適應(yīng)性強(qiáng)

膜別離的處理規(guī)模根據(jù)用戶(hù)要求可大可小，工藝適應(yīng)性強(qiáng)。

⑥便于回收

在膜別離過(guò)程中，別離于濃縮同時(shí)進(jìn)行，便于回收有價(jià)值的物質(zhì)。

⑦沒(méi)有二次污染

膜別離過(guò)程中不需要從外界參加其他物質(zhì)。既節(jié)省了原材料，又防止了二次污染。

1.3膜及膜別離過(guò)程的分類(lèi)

根據(jù)不同的研究目的和觀(guān)察角度，有不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。

按結(jié)構(gòu)：致密膜、多空膜、纖維質(zhì)膜。

按膜組建外形：卷式膜、中空纖維膜、板式膜、管式膜。

按被別離物質(zhì)性質(zhì)：氣體別離膜、液體別離膜、固體別離膜、離子別離膜、微生.物別

離膜。

按膜材質(zhì)不同：有機(jī)膜、無(wú)機(jī)膜。

二、水處理系統(tǒng)應(yīng)用的各種別離膜及方法

2.1別離膜

別離膜的定義

一般認(rèn)為廣義的別離膜是指分隔兩相界面，并以特定的形式限制和傳遞各種化學(xué)物

質(zhì)。膜可以是均勻相的或非均勻相的、對(duì)稱(chēng)型的或非對(duì)稱(chēng)性的、固體的或液體的、中性的

或電性的。厚度可以從兒微米到兒毫米。根本特征為具有選擇透過(guò)能力。

利用膜的選擇透過(guò)性作用，對(duì)混合物中溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行別離、分級(jí)、提純、和富集的

方法，就是膜別離法。

別離膜的種類(lèi)

目前主要應(yīng)用為高分子膜

①醋酸纖維素膜：是最早研究的別離膜，由于纖維素及其衍生物是線(xiàn)型棍壯旦不易彎

由的大分子，可以制作反滲透膜、微濾膜和超濾膜，至今仍有重要用途。主要優(yōu)點(diǎn)：親水

性好，以利于減少膜的污染；本錢(qián)低、無(wú)毒。主要缺點(diǎn)：操作溫度狹窄，推薦最高操作溫

度為3（）℃；較窄的pH值應(yīng)用范圍，一般推薦為3?6,以防止膜的水解；該膜的耐氯性較

差，連續(xù)運(yùn)行時(shí)要求料液中的游離氯低于lmg/L；膜在運(yùn)行過(guò)程中有壓實(shí)現(xiàn)象發(fā)生，在高

壓下膜的通量逐步降低；易被生物降解，可保存性差。

②聚碉類(lèi)膜

聚碉類(lèi)膜具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，可耐脂肪族化合物、氯代碳?xì)浠衔?、醇?lèi)、酸和

堿，但不耐芳香族碳?xì)浠衔?、酮?lèi)、酸類(lèi)及酯類(lèi)；有相當(dāng)寬的pH使用范圍，可連續(xù)在

pH值為1-13的體系中運(yùn)行，有利于膜的清洗；耐熱性好，長(zhǎng)期運(yùn)行操作溫度可高達(dá)75℃,

適用于系統(tǒng)高溫消毒；酸堿穩(wěn)定性好以及較高的抗氧化和耐氯性能，膜在清洗時(shí)游離氯的

濃度允許到達(dá)200X10-6。具有較寬的膜孔徑范圍，膜的孔徑可以從Inm?0.2um,可以制

作超濾膜、微孔膜和復(fù)合膜的多孔支撐膜，可制成不同形式的膜組件形式。由于聚颯類(lèi)材

料的疏水性，易被溶質(zhì)污染。

③聚丙烯月青膜

聚丙烯懵（PAN）是常用來(lái)制備超濾膜的聚合物。雖然氟基是強(qiáng)極性基團(tuán)，但PAN

并不十分親水。通常引入另一種共聚單體（如醋酸乙烯酯或甲基丙稀酸甲酯）以增加鏈的

柔韌性和親水性，從而改善其可加工性。

④聚酰胺類(lèi)膜

a聚颯酰胺（PSA）,常用于制備超濾膜。它具有耐高溫（約125℃）,耐酸堿（pH2?

10）,耐有機(jī)溶劑，可以用于水和非水溶劑體系。

b芳百聚酰胺膜，主要用于制作反滲透復(fù)合膜。具有多孔性和高吸水性。因此具有較

高的水通量和較低的截流分子量。芳香聚酰胺膜具有良好的力學(xué)強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，它的缺

點(diǎn)是對(duì)氯離子的抵抗力差（低于5?這種膜在pH大于12時(shí)也水解，特別是在高

溫下。對(duì)蛋白類(lèi)溶質(zhì)有強(qiáng)烈的吸附作用，膜易被污染。

⑤其他類(lèi)聚和物膜

a聚偏氟乙烯超濾膜，該膜可以耐高壓消毒，耐一般的溶劑，耐游離氯性強(qiáng)于聚颯超

濾膜，「泛地用于超濾和微濾過(guò)程。但該膜是吮水的，經(jīng)膜外表該性后可改善其親水性。

b再生纖維素膜，該膜的親水性較強(qiáng)，對(duì)蛋白的吸附性較弱，耐溶劑性好，使用溫度

可到達(dá)75℃。

2.2超濾

2.2.1什么是超濾

超濾是在壓差推動(dòng)下進(jìn)行的篩孔別離過(guò)程，膜孔徑范圍在Inm?O.（）5um。超濾所別

離的組分直徑為5nm?10um,可別離相對(duì)分子質(zhì)量大于500的大分子和膠體，這種液體的

滲透壓很小，可以忽略。因而采用操作壓力較小，一般為0.1?0.5MPa,所用超濾膜多為非

對(duì)稱(chēng)膜，膜的水透過(guò)通量為0.5-5.0m3/（m2?d）。

2.2.2超濾膜別離原理

一般認(rèn)為，超濾是一種篩分過(guò)程。在一定壓力作用下，含有大、小分子溶質(zhì)的溶液流

過(guò)超濾膜外表時(shí)，溶劑和小分子物質(zhì)透過(guò)膜被收集起來(lái)；而大分子溶質(zhì)那么被膜微留而作

為濃縮液被回收。

在超濾中，超濾膜對(duì)溶質(zhì)的別離過(guò)程主要有：

在膜外表及微孔內(nèi)吸附（一次吸附）；

在孔內(nèi)停留而被去除（阻塞）；

在膜面的機(jī)械截留（篩分）。

2.2.3超濾膜的分類(lèi)

目前已經(jīng)研制出醋酸纖維膜、聚碉膜、聚酸颯膜、聚丙烯儲(chǔ)、聚偏氟乙烯膜、聚氯乙

烯膜、聚碉酰胺膜等。木系統(tǒng)采用聚偏氟乙烯膜。

按組件形式分為管式、板式、中空纖維、卷式等。

2.3反滲透

231什么是反滲透

反滲透別離過(guò)程是利用反滲透膜選擇性地透過(guò)溶劑而截留離子性質(zhì)的物質(zhì)，以膜兩側(cè)

的靜壓差為推動(dòng)力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過(guò)反滲透膜而實(shí)現(xiàn)對(duì)液體混合物進(jìn)行別

離的過(guò)程。

因此反滲透膜別離過(guò)程必須具備兩個(gè)條件：一是具有高選擇性和高滲透性的半透膜；

二是操作壓力必須高于溶液的滲透壓。

2.3.2反滲透原理

當(dāng)溶液與純?nèi)軇┍话胪改じ糸_(kāi)，半透膜兩側(cè)壓力相等時(shí)，純?nèi)軇┩ㄟ^(guò)半透膜進(jìn)入溶液側(cè)

使溶液濃度變低的現(xiàn)象成為滲透。如果在溶液側(cè)加上一?定的外壓，恰好能阻止純?nèi)軇﹤?cè)的

溶劑分子通過(guò)半透膜進(jìn)入溶液側(cè)，那么此外壓稱(chēng)為滲透壓。滲透壓取決于溶液的濃度，且

與溫度有關(guān)，如果加在溶液側(cè)的壓力超過(guò)了滲透壓，那么使溶液中的溶劑分子進(jìn)入純?nèi)軇?/p>

內(nèi)，此過(guò)程稱(chēng)為反滲透。

2.3.3反滲透膜選擇透過(guò)性原理

1）溶解擴(kuò)散理論

該理論將反滲透膜的活性表皮層看成是無(wú)缺陷的致密無(wú)孔膜，溶劑與溶質(zhì)都能溶解于

均勻的非多孔膜外表皮層內(nèi)，溶解量大小服從亨利定律，在濃度或壓力造成的化學(xué)位差推

動(dòng)下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)擴(kuò)散，再在膜的另一側(cè)解吸。溶質(zhì)和溶劑在膜中的溶解擴(kuò)散過(guò)

程服從菲克定律。

因此，物質(zhì)的滲透能力不僅取決于擴(kuò)散系數(shù)，而且取決于在膜中的溶解度。

溶解擴(kuò)散理論的具體滲透過(guò)程為：

①溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)外表吸附溶解；

②溶質(zhì)和溶劑之間沒(méi)有相互作用，它們?cè)诨瘜W(xué)位差的作用下以分子擴(kuò)散的形式滲透過(guò)

反滲透的活性層；

③溶質(zhì)和溶劑在膜的另一側(cè)外表解吸。

2）優(yōu)先吸附一毛細(xì)孔流理論

當(dāng)溶液中溶有不同物質(zhì)時(shí)，其外表張力將發(fā)生不同的變化。例如醇、酸、醛、酯等有

機(jī)物時(shí)，可使其外表張力減??；但溶入某些無(wú)機(jī)鹽時(shí)，反而會(huì)使其外表張力減小。

研究發(fā)現(xiàn)，溶質(zhì)的分散是不均勻的，即溶質(zhì)在溶液外表層中的濃度與溶液內(nèi)部的濃度

不同，這種溶質(zhì)濃度改變的現(xiàn)象稱(chēng)為溶液外表的吸附現(xiàn)象。使外表層濃度大于溶液內(nèi)部濃

度的作用稱(chēng)為正吸附作用，反之稱(chēng)為負(fù)吸附作用。這種由外表張力引起的溶質(zhì)在兩相接面

上正或負(fù)的吸附過(guò)程，可形成一個(gè)相當(dāng)陡的濃度梯度，使得溶液中的某一成分優(yōu)先吸附在

界面上。這種優(yōu)先吸附的狀態(tài)與界面性質(zhì)密切相關(guān)。

以氯化鈉溶液為例，膜對(duì)于溶質(zhì)氯化鈉為負(fù)吸附，水為正吸附，水將優(yōu)先吸附在膜的

外表上。在壓力作用下，優(yōu)先吸附的水分子通過(guò)膜，從而形成了脫鹽過(guò)程。

在該理論中，膜被假定為有微孔（化學(xué)孔），別離機(jī)理由膜的外表現(xiàn)象和液體通過(guò)孔

的傳質(zhì)所決定。膜層有優(yōu)先吸附水及排斥鹽的化學(xué)性質(zhì)，使膜外表及膜孔內(nèi)形成一幾乎為

純?nèi)軇┑娜軇樱搶觾?yōu)先吸附的溶劑在壓力作用下，連續(xù)通過(guò)膜形成產(chǎn)液，其濃度低于

料液。

2.4過(guò)濾方式

正常過(guò)濾（死過(guò)濾）：膜容易污染，壓力衰減快。適用于高水質(zhì)源水過(guò)濾。

錯(cuò)流過(guò)濾：物質(zhì)被流體不斷沖走，這

在一定程度上相$令，并降低了維護(hù)和清洗

的費(fèi)用。相反,彳須定期清洗更換介質(zhì)，這

明顯不經(jīng)濟(jì)，也

進(jìn)水

過(guò)漉液

三、EDI系統(tǒng)簡(jiǎn)介

3.1概述

EDI技術(shù)是離子交換和電滲析技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，因此EDI的除鹽機(jī)理具有很強(qiáng)的

離子交換和電滲析的工作特征。因此我們先對(duì)離子交換和電滲析的工作原理作一簡(jiǎn)單介紹。

所謂離子交換就是水中的離子和離子交換樹(shù)脂上的功能基團(tuán)所進(jìn)行的等電荷反響。它

利用陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的活性基團(tuán)對(duì)水中陰、陽(yáng)離子的不同選擇性吸附特性，在水與

離子交換樹(shù)脂接觸的過(guò)程中，陰離子交換樹(shù)脂中的氫氧根離子（0H-）同溶解在水中的陰

離子（例如CI-等）交換，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中的氫離子（H+）同溶解在水中的陽(yáng)離子（例如

Na+等）交換。從而使溶解在水

中的陰、陽(yáng)離子被去除，到達(dá)

濃水淡水濃水

純化的目的。

離子交換脫鹽過(guò)程示意

圖

電滲析脫鹽過(guò)程：

電滲析技術(shù)利用多組交

替排列的陰、陽(yáng)離子交換膜，

這種膜具有很高的離子選擇透

過(guò)性，陽(yáng)膜排斥水中陰離子而

吸附陽(yáng)離子，陰膜排斥水中的

進(jìn)水陽(yáng)離子而吸附陰離子。在外直

流電場(chǎng)的作用下，淡水室中的

離子做定向遷移，陽(yáng)離子穿過(guò)

陽(yáng)膜向負(fù)極方向運(yùn)行，并被陰膜阻攔于濃水室中。陰離子穿過(guò)陰膜而向正極方向運(yùn)動(dòng)，并

被陽(yáng)膜阻攔于濃水室中，從而到達(dá)脫鹽的目的。

3.2EDI的脫鹽過(guò)程

EDI的核心實(shí)際上就是在電滲析的淡水室填裝了陰、陽(yáng)齒子交換樹(shù)脂，示意圖如下:

EDI的這種結(jié)構(gòu)上的變化，使淡水室的脫鹽過(guò)程發(fā)生了質(zhì)的變化，EDI的這種結(jié)構(gòu)特

點(diǎn)確保了它在運(yùn)行過(guò)程中能同時(shí)進(jìn)行著三個(gè)主要過(guò)程

a）在直流電場(chǎng)作用下，水中電解質(zhì)通過(guò)離子交換膜發(fā)生選擇性遷移；

b）陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)水中電解質(zhì)進(jìn)行著離子交換，并構(gòu)成“離子通道”；

c）離子交換樹(shù)脂界面水發(fā)生極化所產(chǎn)生的H+和OH-對(duì)交換樹(shù)脂進(jìn)行著電化學(xué)再生。

EDI中離子交換樹(shù)脂的作用有，延緩離子的縱向遷移速，增加離子的橫向遷移速度，

增加純水室的導(dǎo)電性，加速水的局部離解率，迅速提高濃水室的導(dǎo)電性。

EDI對(duì)離子的脫除順序與離子交換樹(shù)脂對(duì)離子的吸附順序相同，如上圖所示。同時(shí)我

們可以這樣認(rèn)為，在EDI組件中的離子交換樹(shù)脂，沿淡水流向按其工作狀態(tài)可以分為三個(gè)

層面，第一層為飽和樹(shù)脂層，第二層為混合樹(shù)脂層，第三層為保護(hù)樹(shù)脂層。飽和樹(shù)脂層土

要起吸附和遷移大部電解質(zhì)的作用，混合樹(shù)脂層那么承當(dāng)著去除象弱電解質(zhì)等較難去除的

離子的任務(wù)，而保護(hù)樹(shù)脂層樹(shù)脂那么處于較高的活化狀態(tài)，它起著最終純化水的作用。

結(jié)垢是濃室存在的主要問(wèn)題。Ca2+和Mg2+進(jìn)入濃室后在陰膜外表富集，而淡水室陰

膜極化產(chǎn)生的OH-透過(guò)陰膜。造成了濃水室陰膜外表有一個(gè)高PH值層面，這一特點(diǎn)導(dǎo)致

濃水室結(jié)垢趨勢(shì)明顯增大。為了防止結(jié)垢生成，必須嚴(yán)格控制運(yùn)行水的回收率和進(jìn)水水質(zhì)，

尤其是硬度的含量。

極水將電極外表產(chǎn)生的氣體（02、H2、02）帶出系統(tǒng)。為了保證氣體的排放，這局

部水必須以非滿(mǎn)流狀態(tài)排放并保證通風(fēng)。

向濃水中加鹽是為了提高它的電導(dǎo)率。對(duì)于進(jìn)水阻導(dǎo)率較低，可能難以獲得足夠的濃

水電導(dǎo)率來(lái)維持足夠大的系統(tǒng)電流。電流不夠大那么系統(tǒng)不能保證產(chǎn)水的高質(zhì)量。

加鹽系統(tǒng)是可選擇的。它包括計(jì)量泵和計(jì)量容器。計(jì)量泵從計(jì)量容器中抽取飽和的鹽

（要求分析純）溶液注入濃水循環(huán)系統(tǒng)。

3.3EDI與離子交換比擬

1、產(chǎn)水水質(zhì)：ED1是一個(gè)連續(xù)制水過(guò)程，因此其產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定。離子交換設(shè)施的

制水過(guò)程是間斷式的。在離子交換柱剛剛被再生后，其產(chǎn)品水水質(zhì)較高，而在下次再生之

前，其產(chǎn)品水水質(zhì)較差。

2、一次性投資：與離子交換相比，雖設(shè)備費(fèi)用高但EDI不需要酸堿儲(chǔ)存、酸堿添加

和廢水處理設(shè)施。EDI廠(chǎng)房需要量?jī)H為離子交換的15%。因此，EDI的投資量比離子交換

小得多。粗略地說(shuō)，EDI設(shè)施相關(guān)投資量?jī)H為離子交換投資量的30%。

3、運(yùn)行本錢(qián)：與離子交換比擬EDI不需要酸堿消耗、再生用水和廢水處理。因此，EDI的運(yùn)行

本錢(qián)比離子交換小得多。粗略地說(shuō)，EDI運(yùn)行本錢(qián)僅為離子交換的45%。四、膜系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)要求及膜污

染的防治

4.1膜污染

膜污染主要有膜外表覆蓋污染和膜孔內(nèi)阻塞污染兩種形式。膜外表污染層大致呈雙層

結(jié)構(gòu)，上層為較大顆粒的松散層，緊貼于膜面上的是個(gè)粒徑的細(xì)膩層，一般情況下，松散

層尚缺乏以表現(xiàn)出對(duì)膜的性能產(chǎn)生什么大的影響，在水流剪切力的作用下可以沖洗掉，膜

外表上的細(xì)膩層那么對(duì)膜性能正常發(fā)揮產(chǎn)生較大的影響。因?yàn)樵撐廴緦拥拇嬖?，有大量?/p>

膜孔被覆蓋，而且，該層內(nèi)的微粒及其他雜質(zhì)之間長(zhǎng)時(shí)間的相互作用極易凝膠成濾餅，增

加了透水阻力。

膜孔堵塞是指微細(xì)粒子塞入膜孔內(nèi)，或者膜孔內(nèi)壁因吸附蛋白質(zhì)等雜質(zhì)形成沉淀而使

膜孔變小或者完全堵塞，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，一般是不可逆過(guò)程。

4.2污染物質(zhì)

污染物質(zhì)因處理料液的不同而各異，無(wú)法一一列出，但大致可分下述幾種類(lèi)型。

1）膠體污染：膠體主要是存在于地表水中，特別是隨著季節(jié)的變化，水中含有大量

的懸浮物如粘土、淤泥等膠體，均布于水體中，它對(duì)濾膜的危害性極大。因?yàn)樵谶^(guò)濾過(guò)程

中，大量膠體微粒隨透過(guò)膜的水流涌至膜外表，長(zhǎng)期的連續(xù)運(yùn)行，被膜截留下來(lái)的微粒容

易形成凝膠層，更有甚者，一些與膜孔徑大小相當(dāng)及小于膜孔徑的粒子會(huì)滲入膜孔內(nèi)部堵

寒流水通道而產(chǎn)生不可逆的變化現(xiàn)象。

2）有機(jī)物污染：水中的有機(jī)物，有的是在水處理過(guò)程中人工參加的，如外表活性劑、

清潔劑和高分子聚合物絮凝劑等，有的那么是天然水中就存在的，如腐殖酸、丹寧酸等。

這些物質(zhì)也可以吸附于膜外表而損害膜的性能。

3）微生物污染：微生物污染對(duì)濾膜的長(zhǎng)期平安運(yùn)行也是一個(gè)危險(xiǎn)因素。一些營(yíng)養(yǎng)物

質(zhì)被膜截留而積聚于膜外表，細(xì)菌在這種環(huán)境中迅速繁殖，活的細(xì)菌連同其排泄物質(zhì)，形

成微生物粘液而緊緊粘附于膜外表，這些粘液與其他沉淀物相結(jié)合，構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的覆

蓋層，其結(jié)果不但影響到膜的透水量，也包括使膜產(chǎn)生不可逆的損傷。

對(duì)于不同的輕度污染采用水、氣反洗。一般1?2月進(jìn)行一次化學(xué)清洗。

4.3污染物的清洗

不同材料的膜所能承受pH的范圍差異很大。常用的醋酸纖維膜（CA）為2.0?8.0；

聚颯膜（1.0-12.0）;聚酰胺膜（2.0?12.0）如果清洗液pH值接近推薦pH值范圍的兩個(gè)

極值，在可行的條件下，必須考慮并減少清洗液和膜元件的接觸時(shí)間，并降低溶液溫度。

一般清洗液應(yīng)該先循環(huán)10—3（）分鐘，然后浸泡10—30分鐘，此后在沖洗錯(cuò)流過(guò)濾器之前,

在循環(huán)十分鐘。適當(dāng)?shù)奶岣咔逑礈囟瓤梢蕴岣咔逑葱Ч?/p>

1）膠體污染：用高pH值的陰離子型清洗液清洗。

2）無(wú)機(jī)礦物污染：用pH值達(dá)2.0-2.5的磷酸溶液，然后參加十二烷基硫酸鈉直至溶

液的濃度到達(dá)0.1%（重量百分比）清洗?；蛴妹撀确礉B透水參加EDTA的四鈉鹽,配置成1.0%

（重量百分比）的溶液清洗。

3）有機(jī)物污染：用氯配置成含氯0.002-0.003%的溶液清洗。

4）鐵污染：配置1.0%［重量百分比〕的焦亞硫酸鈉溶液。向溶液中參加檸檬酸，直

至pH到達(dá)2.5后進(jìn)行清洗。

5）硅污染:配置含氟化氫鏤2.4%、檸檬酸2.4%（重量百分比）的混合溶液必要時(shí)，

繼續(xù)參加檸檬酸直至溶液pH為2.0?；蛘哂肊DTA四鈉鹽作為清洗劑（配置同無(wú)機(jī)物污染清

洗劑）。

6）生物污染：配置0.D02-0.003%殘留游離氯的水溶液清洗。

4.4清洗時(shí)間確實(shí)定

以下情況之一發(fā)生，應(yīng)立即清洗膜元件：

1）初始流清洗，量穩(wěn)定后，如果產(chǎn)水流量下降5—15%,那么需要對(duì)膜元件進(jìn)行清

洗（假設(shè)反滲透工藝進(jìn)水的污染密度指數(shù)小于5.0）o在很多情況下，操作員可以預(yù)計(jì)，在

初始運(yùn)行的前100小時(shí)中，產(chǎn)水流量有一定程度的不可逆損失，這由系統(tǒng)穩(wěn)定調(diào)試造成。

該損失為正常的流量損失，不必清洗膜元件。然而，對(duì)于該損失值仍然應(yīng)認(rèn)真監(jiān)測(cè)，以防

止它是由反滲透預(yù)處理系統(tǒng)故障，或者系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中未預(yù)計(jì)到的條件引起。

2）當(dāng)反滲透膜元件的透鹽率上升了30-40%時(shí)，也應(yīng)該考慮對(duì)膜元件進(jìn)行清洗。如果

產(chǎn)水流量或透鹽率急劇變化，也可能是由于其它原因引起的，如O型圈缺陷或密封圈失效

導(dǎo)致濃水產(chǎn)生旁路。

3）系統(tǒng)操作人員不應(yīng)根據(jù)壓差判斷是否進(jìn)行系統(tǒng)清洗，因?yàn)檫@樣可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)清

洗頻率偏低（當(dāng)污染物和水石阻塞卷式膜元件之間的進(jìn)水通道時(shí)，膜元件壓降會(huì)增大）。壓

差顯著增大，說(shuō)明膜元件外表已積累了大量污染物、沉降物。膜元件如果到達(dá)這種污染程

度，再想恢復(fù)膜元件的流量和脫鹽率會(huì)非常困難。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)依據(jù)產(chǎn)水

流量或者透鹽率確定清洗頻率。

五、膜別離組件及膜破損檢驗(yàn)方法

5.1膜別離組件

膜組件的根本要求

流體分布均勻，無(wú)死角；良好的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；裝填密度大；制造本錢(qián)低；

易于清洗；壓力損失小。

1）管式膜組件

這種膜被固定在一個(gè)多孔的不銹鋼、陶瓷、或塑料管內(nèi)，管徑通常為6?24mm,每個(gè)

膜組件中膜管數(shù)目一般為4~18根。原料一般是流經(jīng)膜管中心，而滲透物通過(guò)多孔支撐管流

入膜組件外殼。這種膜的裝填密度是很低的，一般低于300m2/m3。適用于水質(zhì)含鹽量很高

的水，不易污染，容易清洗，但投資和運(yùn)行費(fèi)用高。

2）中空纖維膜組件

中空纖瓦膜外徑為50~100um或15~45um。通常情況下，數(shù)十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)根中空

纖維彎成U形并裝入圓柱形耐壓容器中，纖維束外圍包網(wǎng)布，固定形狀，并能促進(jìn)水形成

湍流狀態(tài)。

運(yùn)行過(guò)程中，高壓原水在中空纖維外面流動(dòng)，纖維壁可以承受的內(nèi)向壓力要比外向抗

張力大，即使纖維不夠強(qiáng)，也只能被壓扁，但不會(huì)破裂。因而防止了產(chǎn)品水被原水污染的

可能。

中空纖維膜比外表積高，一般可達(dá)16000?30000m2/m3；本身可以受壓而不破裂，不

需要支撐材料；單元回收率高。但中空纖維膜制膜技術(shù)復(fù)雜、管板制作困難、預(yù)處理要求

高、透過(guò)水側(cè)壓力損失大、膜污染去處困難"只能采用化學(xué)清洗而不能進(jìn)行機(jī)械清洗.

按照源水流進(jìn)纖維的方式可分為：

內(nèi)壓式結(jié)構(gòu)一原水走管內(nèi)。外壓式結(jié)構(gòu)一原水走管外。

依據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)壓式與外壓式比照：

外壓式：流道空間不固定，預(yù)過(guò)濾精度要求更低；適應(yīng)進(jìn)水懸浮物含量高的應(yīng)用，可

簡(jiǎn)化流程；全流過(guò)濾，水回收率更高。

但是進(jìn)水由側(cè)位進(jìn)，有流速梯度遞減。膜內(nèi)有死角，不易清洗。

內(nèi)壓式：更易清洗；流道暢通。

3）螺旋卷繞式膜組件

在卷繞式膜組件中，一個(gè)或多個(gè)膜袋與由塑料制成的隔網(wǎng)配套，按螺旋形式圍著滲透

物收集管卷繞。膜袋是由兩層膜構(gòu)成的，兩層膜之間設(shè)有多孔的塑料網(wǎng)狀織物（滲透物隔

網(wǎng)）。膜袋三面密封，敞開(kāi)那一面接到帶有孔的滲透物收集管上。原料溶液從端而進(jìn)入，按

軸向流過(guò)膜組件，而滲透物住多孔支撐層中按螺旋形式流進(jìn)收集管。

螺旋卷繞式膜組件不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，而且相對(duì)不易污染。

類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

管式膜組件料液流速可調(diào)范圍大，濃差極化較易單位體積膜面積小，設(shè)備體積大，

控制，流道通暢，壓力損失小，易安裝，裝置本錢(qián)高，管口密封較困難。

易清洗，易拆換，工藝成熟。

螺旋式膜組結(jié)構(gòu)緊湊，膜比外表積很大，組件產(chǎn)濃差極化不易控制，易堵塞，

件水量大，工藝較成熟，設(shè)備費(fèi)用低，可使不易清洗，換膜困難，不宜在高

用強(qiáng)度好的平板膜。壓下操作。

中空纖維式膜比外表積最大，不需要外加支撐材易堵塞，不易清洗，原料液

膜組件料，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，制造費(fèi)用低。的預(yù)處理要求高，換膜費(fèi)用高。

4）盤(pán)式過(guò)濾器

過(guò)濾盤(pán)結(jié)構(gòu)

過(guò)濾芯是由一組帶溝槽棱邊形成的交叉點(diǎn)把水中固體物截留。由于同時(shí)具有外表攔截

和濃度凝聚的作用，大大提高了過(guò)濾效果。與傳統(tǒng)的多介質(zhì)過(guò)濾器相比，盤(pán)式過(guò)濾器具有

體積小、工作效率高、過(guò)濾芯不需要更換（當(dāng)濾芯嚴(yán)重污染時(shí)，只要拆下清洗即可恢復(fù)）

等優(yōu)點(diǎn)可節(jié)約大量運(yùn)行費(fèi)用。

過(guò)濾盤(pán)結(jié)構(gòu)盤(pán)濾過(guò)濾器外觀(guān)

5.2膜破損檢測(cè)方法

泡點(diǎn)法是表征膜的最大孔徑及膜的完整性一種廣泛使用的方法。膜首先被液體完全浸

潤(rùn)，所有膜孔都充滿(mǎn)液體，過(guò)濾器底部與壓縮空氣或氮?dú)庀噙B，當(dāng)空氣或氮?dú)鈮毫χ饾u增

大到一定值時(shí)，氣泡會(huì)通過(guò)膜，而通過(guò)第一個(gè)氣泡時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力即為該膜的泡點(diǎn)壓力。

實(shí)際測(cè)量時(shí)，膜應(yīng)被液體完全浸潤(rùn)并用該液體清洗干凈，否那么將給所測(cè)的泡點(diǎn)壓力

帶來(lái)誤差。親水性膜采用水為浸潤(rùn)液體，疏水性膜一般采用醇為浸潤(rùn)液體。根據(jù)泡點(diǎn)法的

原理可用低于泡點(diǎn)的壓力檢測(cè)膜的缺陷。

透明連接通過(guò)發(fā)現(xiàn)氣泡找到損壞膜柱

六、工藝流程

原水一加熱器一絮凝劑加藥一雙濾料機(jī)械過(guò)濾器一微濾裝置一過(guò)濾水箱一過(guò)濾水泵

阻垢劑加藥保安過(guò)濾瑞一高壓泵一?級(jí)反滲透裝置一中間水箱一中間水泵-氫氧化鈉

加藥一保安過(guò)濾器一高壓泵一二級(jí)反滲透裝置一電除鹽EDI裝置一除鹽緩沖水箱一管道增

壓泵一除鹽水箱一用水單位

流程圖如下：

七、水氣實(shí)驗(yàn)方法

7.1SDI測(cè)定方法（污染指數(shù)）

1.SDI測(cè)定概要：

SDI測(cè)定是基于阻塞系數(shù)（PI,%）的測(cè)定。測(cè)定是向d）47mm的0.45,h的微孔濾膜

上連續(xù)參加一定壓力（30PSI,相當(dāng)于2.1kg/cm2）的被測(cè)定水，記錄下濾得500mL水所需的

時(shí)間T0（秒）和15分鐘后再次濾得500mL水所需的時(shí)間Tt（秒），按下式求得阻塞系數(shù)PI

（%）。

PI=（l-TO/Tt）X100

SDI15=PI/15

式中15是15分鐘。當(dāng)水中的污染物質(zhì)較高時(shí)，濾水量可取100mL、200mL、300mL

等，間隔時(shí)間可改為1（）分鐘、5分鐘等。

2.測(cè)定SDI的步驟

將SDI測(cè)定儀（見(jiàn)圖一）連接到取樣點(diǎn)上（此時(shí)在測(cè)定儀內(nèi)不裝濾膜）。

翻開(kāi)測(cè)定儀上的閥門(mén)，對(duì)測(cè)定儀進(jìn)行徹底沖洗數(shù)分鐘。

關(guān)閉測(cè)定儀上的閥門(mén)，然后用鈍頭的鐐子把0.45~m的濾膜放入濾膜夾具內(nèi)。

確認(rèn)O形圈完好，將O形圈準(zhǔn)確放在濾膜上，隨后將上半個(gè)濾膜夾具蓋好，并用螺

檢固定。

稍開(kāi)閥門(mén)，在水流動(dòng)的情況下，慢慢擰松1-2個(gè)蝶形螺栓以排除濾膜處的空氣。

確信空氣已全部排盡且保持水流連續(xù)的根底上，重新擰緊蝶形螺栓。

完全翻開(kāi)閥門(mén)并調(diào)整壓力調(diào)節(jié)器，直至壓力

保持在30psi為止。（如果整定值達(dá)不到30psi時(shí)，

那么可在現(xiàn)有壓力下試驗(yàn)，但不能低于15psi。）

用適宜的容器來(lái)收集水樣，在水樣剛進(jìn)入容

器時(shí)即用秒表開(kāi)始記錄，收取100mL水樣所需的

時(shí)間為T(mén)0（秒）。

水樣流動(dòng)15分鐘后，再次用容器收集水樣

并記錄收集水樣所花的時(shí)間，記作T151秒）。

關(guān)閉取樣進(jìn)水球閥，松開(kāi)微孔膜過(guò)濾容器的

蝶形螺栓，將流膜取出保存（作為進(jìn)行物理化學(xué)

試驗(yàn)的樣品）。擦干微孔過(guò)濾器及微孔濾膜支撐孔

板。

3.測(cè)定結(jié)果計(jì)算

按照下式計(jì)算SDI值：

SDI二（l-T0/T15）X100/15

1）每次試驗(yàn)過(guò)程中壓力要穩(wěn)定，壓力波動(dòng)

不得超過(guò)±5%,否那么試驗(yàn)作廢。

2）選定收集水樣量應(yīng)為500mL（或其他確

定的水量值）；兩次收集水樣的時(shí)間間隔為15分

鐘。

3）如果T15到達(dá)120秒,就沒(méi)有必要進(jìn)行

T15的試驗(yàn)

圖1SD1測(cè)試裝置示意圖

7.2PH的測(cè)定玻璃電極法

本方法以玻璃電極作指示電極，以飽和甘汞電極作參比電極，以PH4、7或9標(biāo)準(zhǔn)緩

沖液定位，測(cè)定水樣的PH值。

1.儀器

I）酸度計(jì)：測(cè)量范圍0—14PH：讀數(shù)精度W0.02PH。

2）玻璃電極，等電位點(diǎn)在PH7左右。

3）飽和甘汞電極。

4）溫度計(jì)：測(cè)量范圍0-100℃。

5）塑料杯：50mL

6）帶線(xiàn)性回歸方程的計(jì)算器。

2.試劑

1）PH4標(biāo)準(zhǔn)緩沖液

準(zhǔn)確稱(chēng)取10.21g鄰苯二甲酸氫鉀（KHC8H204）,溶于試劑水并定容1L。由于此溶液

稀釋效應(yīng)小，稱(chēng)量前不必枯燥。此溶液放置幾周后會(huì)發(fā)霉，參加少許微量溶性酚或其化合

物(如百里酚)作防霉劑即可防止此現(xiàn)象發(fā)生。

2)PH7標(biāo)準(zhǔn)緩沖液

分別準(zhǔn)確稱(chēng)取3.5g經(jīng)120±10℃枯燥2小時(shí)并冷卻至室溫的優(yōu)級(jí)純無(wú)水磷酸氫二鈉

(Na2HPO4),及3.4g優(yōu)級(jí)純磷酸二氫鉀(KH2PO4),一起溶于試劑水并定溶至1升。配好的

溶液應(yīng)防止被大氣中的二氧化碳沾污。6周后應(yīng)重新制備。

3)PH9標(biāo)準(zhǔn)緩沖液

準(zhǔn)確稱(chēng)取3.81g優(yōu)級(jí)純硼砂(Na2B4O7?10H2O),溶于無(wú)二氧化碳的試劑水中并定容

至1升。配好的溶液應(yīng)盡可能防止與大量的二氧化碳接觸。四周后應(yīng)重新配制。

上述標(biāo)準(zhǔn)緩沖液在不同溫度條件下PH如表1所示。

標(biāo)準(zhǔn)緩沖液在不同條件下的PH值

表B.1

溫度℃鄰苯二甲酸氫鉀中性磷酸鹽硼砂

54.016.959.39

104.006.929.33

154.003.909.27

204.006.889.22

254.016.869.18

304.016.859.14

354.026.849.10

404.036.849.07

45-4.046.839.01

504.066.839.01

554.076.848.99

604.096.848.96

3.分析步驟

1)電極的準(zhǔn)備

新電極或久置不用的玻璃電極，應(yīng)預(yù)先置于PH4標(biāo)準(zhǔn)緩沖液中浸泡一晝夜。使用完

畢，亦應(yīng)放在上述溶液中浸泡，不要放在試劑水中長(zhǎng)期浸泡。使用過(guò)程中假設(shè)發(fā)現(xiàn)有油漬

污染,取好放在O.lmol/L鹽酸，O.lmol/L氫氧化鈉，O.Imol/L鹽酸中循環(huán)浸泡各5分鐘,

用試劑水洗凈后，再在PH4緩沖液中浸泡。

B.飽和氯化鉀電極使用前最好浸泡在飽和氯化鉀溶液稀釋10倍的稀溶液中，貯存時(shí)

把上端的注入口塞緊，使用時(shí)那么啟開(kāi)。應(yīng)經(jīng)常注意從注入氯化鉀飽和溶液至一定液位。

2)儀器的校正

儀器開(kāi)啟半小時(shí)后，按說(shuō)明書(shū)的規(guī)定，進(jìn)行調(diào)零、溫度補(bǔ)償和滿(mǎn)刻度校正等操作步驟。

3)PH定位

選用一種PH值與被測(cè)水樣相接近的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液c定位前先用試劑水沖洗電極及塑料

杯2次以上。然后用干凈濾紙將電極底部的水滴輕輕吸干(勿用濾紙去擦拭，以免電極底

部帶靜電導(dǎo)致讀數(shù)不穩(wěn)定)。將定位緩沖液倒入燒杯內(nèi)【浸入電極，稍搖動(dòng)塑料杯數(shù)秒鐘。

測(cè)量水樣溫度(要求與定位緩沖液溫度一致)，查出該溫度下定位緩沖液的PH值，將儀淵

定位至該P(yáng)H值。重復(fù)調(diào)零、校正及定位1—2次，直至穩(wěn)定為止。

7.3電導(dǎo)率的測(cè)定

方法概要

溶解于水的酸、堿、鹽電解質(zhì)，在溶液中解離成正、負(fù)離子，使電解質(zhì)溶液具有導(dǎo)電

能力，其導(dǎo)電能力大小可用電導(dǎo)率來(lái)表示。

電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率，通常是用兩個(gè)金屬片（即電極）插入溶液中，測(cè)量?jī)蓸O間電阻

率大小來(lái)確定。電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)。其定義是截面積為lcm2,極間距離為1cm時(shí)，

該溶液的電導(dǎo)。電導(dǎo)率單位為西每厘米（S/cm）o在水分析中常用它的百萬(wàn)分之一即微西每

厘米（us/cm）表示水的電導(dǎo)率。

溶液的電導(dǎo)率與電解質(zhì)的性質(zhì)、濃度、溶液的溫度有關(guān)。一般，溶液電導(dǎo)率是指25c

時(shí)的電導(dǎo)率。

1）儀器

電導(dǎo)儀（或電導(dǎo)率儀）：測(cè)量范圍0—10us/cm,相當(dāng)于8--i00k。

電導(dǎo)電極（簡(jiǎn)稱(chēng)電極）：實(shí)驗(yàn)室常用的電導(dǎo)電極為白金電極或鉆黑電極。每一電極有

各自的電導(dǎo)池常數(shù)，分為以下三類(lèi)：即0.1以下，01—1.0及1.0—10。

溫度計(jì)：精度應(yīng)高于±（）.5℃。

2）試劑

Imol/L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱(chēng)取在105℃.枯燥2小時(shí)的優(yōu)級(jí)純氯化鉀（或基準(zhǔn)試

劑）74.246g.用新制備的二級(jí)試劑水（20±2℃）溶解后移入1升容量瓶中，并稀釋至刻度，混

勻。

0.1mol/L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱(chēng)取在105℃,枯燥2小時(shí)的優(yōu)級(jí)純氟化鉀（或基準(zhǔn)試

劑）7.4365g用新制備的二級(jí)試劑水（20±2℃）溶解后移入1升容量瓶中，并稀釋至刻度,混勻。

0.0lmol/L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱(chēng)取在1（）5℃枯燥2小時(shí)的優(yōu)級(jí)純氯化鉀〔或基準(zhǔn)試

劑）0.7440g用新制備的二級(jí)試劑水（20±2℃）溶解后移入1升容量瓶中，并稀釋至刻度，混

勻。

B.4.3.40.00lmol/L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：于使用前準(zhǔn)確吸取0.0lmol/L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液

100mL,移入1升容量瓶中，用新制備的一級(jí)試劑水（20±2℃）稀釋至刻度,混勻。

以上氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，應(yīng)放入聚乙烯塑料瓶或硬質(zhì)玻璃瓶中。密封保存。這此氯化鉀

標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同溫度下不同濃度電導(dǎo)率如下表所示：

氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)率

溶液濃度mol/L溫度C電導(dǎo)率us/cm

065176

11897838

25111342

07138

0.11811167

2512856

0773.8

0.01

181220.5

251408.8

0.00125146.93

3.測(cè)試方法

1）取50mL至100mL水樣（溫度25±5C）放入塑料杯中，將電極用被測(cè)水樣沖洗2—3

次后，浸入水樣進(jìn)行電導(dǎo)率的測(cè)定，重復(fù)取樣測(cè)定2—3次，測(cè)定結(jié)果讀數(shù)相對(duì)誤差均在土

3%以?xún)?nèi)，即為所測(cè)的電導(dǎo)率值（采用電導(dǎo)儀時(shí)讀數(shù)為電導(dǎo)值）。同時(shí)記錄水樣的溫度。

2）假設(shè)水樣溫度不是25C,測(cè)定數(shù)值應(yīng)按（1）式換算為25c的電導(dǎo)率值。

Stk

y3s（25C）潞第邈F率…/?

K------電導(dǎo)池常數(shù)，cm-1；；

B------溫度校正系數(shù)（通常情況下近似等于0.02）；

t--測(cè)定時(shí)水樣溫度，。C。

3）對(duì)未知電導(dǎo)池常數(shù)的電極或者需要校正電導(dǎo)池常數(shù)時(shí)，可用該電極測(cè)定電導(dǎo)率的

氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液〔溫度25±5℃的電導(dǎo)（見(jiàn)表I）,然后按所測(cè)結(jié)果處出該電極的電導(dǎo)池常

數(shù)為了減小誤差，應(yīng)中選用電導(dǎo)率與待測(cè)水樣相近的氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)進(jìn)行標(biāo)定。電極的

電導(dǎo)池常數(shù)按（2）式運(yùn)算；

K=S1/S2

式中：電極的電導(dǎo)池常數(shù)，cm-1；

Sl——氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)率us/cm；

S2---用未知電導(dǎo)池常數(shù)的電極測(cè)定氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)，us。

4）假設(shè)氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液溫度不是25℃,測(cè)定數(shù)值應(yīng)按（1）式換算為25℃時(shí)的電導(dǎo)率值，

代入式（2）計(jì)算電導(dǎo)池常數(shù)。

7.4鈉的測(cè)定靜態(tài)法

1.方法概要

當(dāng)鈉離子選擇電極-PNa電極與甘汞參比電極同時(shí)浸入溶液后。即組成測(cè)量電池對(duì)。

其中PNa電極的電位隨溶液中鈉離子的活度而變化。用一臺(tái)高阻抗輸入的毫伏計(jì)測(cè)量，即

可得到與水樣中鈉離子活度相對(duì)應(yīng)的電極電位，以PNa值表示：

PNa=-lgaNa+

PNa電極的電位與溶液中鈉離子活度的關(guān)系符合能斯特公式：

式中：E---PNa電極所產(chǎn)生的電位，V；

E0——當(dāng)鈉離子活度為lmol/L時(shí),PNa電極所產(chǎn)生的電位,V；

?mol-1；

T--熱力學(xué)溫度，K；

F--法拉第常數(shù)，9.649X10-4C?mol-1；

n——參加反響的得失電子數(shù)；

aNa+-------溶液中鈉離子的活度，mol/L。

當(dāng)溶液中鈉離子濃度小于10-3moi/L時(shí)，鈉離子活度近似等于濃度，離子活度系數(shù)r

^lo當(dāng)鈉離子濃度大于10-3moi/L時(shí)，離子活度系數(shù)rWl,在測(cè)定中要注意活度系數(shù)的修

正，為此水樣應(yīng)預(yù)先稀釋?zhuān)衲敲凑`差較大。

當(dāng)溶液的aNa+V10-3moi/L,被測(cè)溶液和定位液的溫度為20℃,那么式（2）可簡(jiǎn)化為：

0.0581ogC'Na+/CNa+=AE

0.058（PNa—PNa'）=AE

或PNa=PNa'+AE/0.058

式中：AE……標(biāo)準(zhǔn)溶液的電位與樣品溶液電位之差，V；

C1Na+—-標(biāo)準(zhǔn)溶液的鈉離子濃度，mol/L；

CNa+........樣品溶液的鈉離子濃度,mol/L；

PNa，-----標(biāo)準(zhǔn)溶液鈉離子濃度所對(duì)應(yīng)的PNa值；

PNa------樣品溶液鈉離子濃度所對(duì)應(yīng)的PNa值。

為了減少溫度的影響，定位液溫度和水樣的溫度不宜超過(guò)±5℃。氫離子、鉀離子對(duì)

測(cè)定水樣中鈉離子濃度有干擾，前者可以通過(guò)參加堿化劑，使被測(cè)溶液的PH大于1（）來(lái)消

除，后者必須嚴(yán)格控制Na+：K+至少為10：1

2.試劑

1)氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：

2)PNa2標(biāo)準(zhǔn)貯備液(10-2mol/L)：精確稱(chēng)取1.1690g經(jīng)250—350℃烘干1—2小時(shí)的

氯化鈉(NaCL)基準(zhǔn)試劑(或優(yōu)級(jí)純)溶于一級(jí)試劑水中，然后轉(zhuǎn)入2升的容量瓶中并稀釋至

刻度，搖勻。

3)PNa4標(biāo)準(zhǔn)溶液(10-4mol/L)相當(dāng)于2.3mgNa+/L。配制時(shí)取PNa2貯備液，用一級(jí)試

劑水準(zhǔn)確稀釋至100倍。

4)PNa5標(biāo)準(zhǔn)溶液(1()-5moi/L)相當(dāng)于23()ugNa+/L。配制時(shí)取PNa4貯備液，用一■級(jí)試

劑水準(zhǔn)確稀釋至10倍。

5)堿化劑

二異丙胺母液［(CH3)2CHNHCN(CH3)2］的含量，應(yīng)不少于98%,測(cè)定時(shí)貯存于小

塑料瓶中。

3.儀器

1)離子計(jì)或性能類(lèi)似的其他表計(jì)。儀器精度應(yīng)到達(dá)±0.01PNa,具有斜率校正功能。

2)離子選擇電極(鈉功能玻璃電極)

電極長(zhǎng)時(shí)間不用，以干放前用一級(jí)試劑水清洗干凈。當(dāng)電極定位時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，測(cè)定時(shí)反

響遲鈍，線(xiàn)性變差都是電極老化或變壞的表現(xiàn)，應(yīng)更換新電極。當(dāng)使用無(wú)斜率標(biāo)準(zhǔn)功能的

鈉度計(jì)時(shí)，要求PNa電極的實(shí)際斜率不低于理論斜率的98%,新的久置不用的PNa電極應(yīng)

用沾有四氯化碳或乙醛的棉花擦凈電極頭部，然后用水沖洗干凈，浸泡在3%的鹽酸溶液中

5-10分鐘用棉花擦凈再用一級(jí)試劑水洗干凈。并將電極浸泡在堿化后的PNa4標(biāo)準(zhǔn)定位液

中1小時(shí)。

3)甘汞電極(氯化鉀濃度為O.lmol/L)

甘泵電極用完后應(yīng)浸泡在與內(nèi)充液濃度相同的氯化鉀溶液中，不能長(zhǎng)時(shí)間浸泡在純水

中，長(zhǎng)期不用時(shí)應(yīng)干放保存，并套上專(zhuān)用的橡皮套，防止內(nèi)部變干而損壞電極，重新使用

前，在與內(nèi)充液濃度相同的氯化鉀溶液中浸泡數(shù)小時(shí)。測(cè)定中如發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不穩(wěn)，可檢查甘

汞電極的接線(xiàn)是否牢固，有無(wú)接觸不良現(xiàn)象，陶瓷塞是否破裂或堵塞，有以上現(xiàn)象可更換

電極。

4)試劑瓶

所用的試劑瓶以及取樣瓶都應(yīng)用聚乙烯塑料制品，塑料容器用洗滌劑清后用1：1的

熱酸浸泡半天，然后用一級(jí)試劑水沖洗干凈后才能使月。各取樣及定位用塑料容器都應(yīng)專(zhuān)

用，不宜更換不同濃度的定位溶液或互相混淆。

4.分析步驟

1)儀器開(kāi)啟半小時(shí)后，按儀器說(shuō)明書(shū)進(jìn)行校正。

向分析中需使用的PNa4、PNa5標(biāo)準(zhǔn)溶液，一級(jí)試劑水和水樣中滴加兩滴二異丙胺溶

液進(jìn)行堿化，調(diào)整PH大于10。

以PNa4標(biāo)準(zhǔn)溶液定位，將堿化后的標(biāo)準(zhǔn)溶液搖勻。沖洗電極杯數(shù)次，將PNa電極的

甘汞電極同時(shí)浸入該標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行定位。定位應(yīng)重復(fù)核對(duì)1—2次。直至重復(fù)定位誤差不超

過(guò)PNa4±0.02,然后以堿化后的PNa5標(biāo)準(zhǔn)溶液沖洗電極和電極杯數(shù)次，再將PNa電極和

甘汞電極同時(shí)浸入PNa5標(biāo)準(zhǔn)溶液中，待儀器穩(wěn)定后旋轉(zhuǎn)斜率校正旋鈕，使儀器指示PNa5

±0.02-0.03那么說(shuō)明儀器及電極均正常，可進(jìn)行測(cè)定水樣。

5.水樣測(cè)定

堿化后的一級(jí)試劑水沖洗電極和電極杯，使PNa計(jì)的讀數(shù)在PNa6.5以上。再以堿化

的被測(cè)水樣沖洗電極的電極杯2次以上。最后重新取堿化后的被測(cè)水樣。搖勻，將電極浸

泡在被測(cè)水樣中，搖勻，揪下儀表讀數(shù)開(kāi)關(guān)，待儀器指示穩(wěn)定后，記錄讀數(shù)。假設(shè)水樣鈉

離子濃度大于1()?3moi/L那么用一級(jí)試劑水稀釋后滴加二異丙胺使PH大于1(),然后進(jìn)行

測(cè)定。

經(jīng)常使用的PNa電極。在測(cè)定完畢后應(yīng)將電極放在堿化后的PNa4標(biāo)準(zhǔn)液中備用。

不用的PNa電極以干放為宜，但在干放前以一級(jí)試劑水清洗干凈。以防止溶液浸蝕

敏感膜。電極一般不宜放置過(guò)久。

O.lmol/L甘汞電極在測(cè)試完畢后，應(yīng)浸泡在O.lmol/L氯化鉀溶液中，不能長(zhǎng)時(shí)間浸

泡在純水中，以防鹽橋微孔中氯化鉀被稀釋?zhuān)瑢?duì)測(cè)定結(jié)果有影響。

7.5堿度的測(cè)定

1）方法概要

水中堿度是指水中含有能接受質(zhì)子（H+）的物質(zhì)的量。例如氫氧根、碳酸根、碳酸

氫鹽、磷酸鹽、磷酸氫鹽、硅酸鹽、桂酸氫鹽、亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽和氨等都是水中常

見(jiàn)的能接受質(zhì)子的物質(zhì)（或喊性物質(zhì)）。

通常堿度（JD）可分為理論堿度（JD）理和操作堿度（JD）操。操作堿度又分為酚

酣堿度（JD）酚和全堿度（JD）全。理論堿度定義為：

皿理==[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]—[OH+]

酚肽堿度是以酚酸作指示劑測(cè)得的堿度，全堿度是以甲基橙（或甲基紅一亞甲基藍(lán)）

作批示載劑測(cè)得的堿度。酚敢終點(diǎn)的PH約為8.3,甲基橙終點(diǎn)的PH約為4.2,甲基紅一亞

甲基藍(lán)終點(diǎn)的PH約為5.0。第一法以酚猷（第一終點(diǎn)）和甲基橙（第二終點(diǎn)）作指示劑；第

二法以酚猷（第一終點(diǎn)）和甲基紅一亞甲基藍(lán)（第二終點(diǎn)）作指示劑。

2.試劑

a）酚儆指示劑，1%（m/V）乙醇溶液；

稱(chēng)取1g酚fit力n100mL95%乙醵溶解，再以0.05mol/LNaOH中和至穩(wěn)定的微紅色；

b）甲基橙指示劑，0.1%水溶液;

c）甲基紅一亞甲基藍(lán)指示劑；

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.125g甲基紅和0.085g亞甲基藍(lán)置于研缽中研磨均勻后，溶于100mL95%乙

醇中；

d）氫離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.1mol/LH+[或0.05mol/LH2so4）；

S（25℃）配制：量取3mL硫酸（1.84g/mL）,緩緩地參加于1L水中，搖勻，冷卻。

標(biāo)定：稱(chēng)取0.2g（稱(chēng)準(zhǔn)至0.1mg）基準(zhǔn)無(wú)水碳酸鈉（預(yù)先在270?300℃下烘lh,并在

枯燥器中冷卻至室溫），溶于50mL試劑水，加2滴甲基紅一亞甲基藍(lán)指示劑。用待標(biāo)定的

硫酸溶液滴定至由綠色變?yōu)樽仙?，煮??3min。冷卻，繼續(xù)滴定至紫色。同時(shí)作空白試

驗(yàn)。

按式（1）計(jì)算硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的氫離子濃度

式⑴

（a—b）?106.0

CH+一一硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的氫離子濃度，mol/L（H+）；

m——無(wú)水碳酸鈉的質(zhì)量，g；

a一一I滴定碳酸鈉消耗硫酸溶液的體積，mL：

b——I滴定空白消耗硫酸溶液的體積，mL；

106.0——碳酸鈉的摩爾質(zhì)量，g/mol；

2000——ImolNa2c03相當(dāng)于氫離子的mmol數(shù)。

假設(shè)測(cè)定的稍大于（）.1,譬如說(shuō)0.1049,那么取此溶液VmL加試劑水V（0.1049/1-

1）或0.049?VmL,即可制得0.1000mol/L氫離子濃度的硫酸溶液。

e）氫離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.05和0.01mol/L（H+）0

將0.1000mol/L氫離子濃度的硫酸溶液，分別用試劑水稀釋至2倍和10倍即可制得,

不必再標(biāo)定。

3儀器

a）滴定管（酸式，25mL）；

b）微量滴定管（10mL）;

C）錐形瓶（200mL或250mL）；

d）移液管（100mL）o

4.分析步驟

I）取100mL透明水樣置于錐形瓶中。

2）參加2?3滴酚麟指示劑。此時(shí)溶液假設(shè)無(wú)色，按下一步驟進(jìn)行。假設(shè)溶液顯紅色,

用0.050（）0或0.10（）（）mol/L氫離子濃度的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至恰無(wú)色。記下硫酸消耗的體積

a,

3）在上述錐形瓶中，參加2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至橙黃色為

止。記下第二次硫酸消耗的體積b（不包括a）。

5.分析結(jié)果的計(jì)算

酚酸堿度和全堿度按以下式（2）、（3）計(jì)算

式⑵

式⑶

（JD）酚——酚釀:堿度，mol/L；

（JD）全---全堿度，mol/L；

CH+一一硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的氫囹子濃度，mol/L；

a——第一終點(diǎn)硫酸消耗的體積，mL；

b——笫二終點(diǎn)硫酸消耗的體積，mL；

V——所取水樣的體積，mL；

7.6酸度的測(cè)定（容量法）

1.概要

水的酸度是指水中含有能接受氫氧離子物質(zhì)的量。在本法測(cè)定中，以甲基橙作指示劑,

用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到橙黃色為終點(diǎn)（PH約為42）。測(cè)定值只包括較強(qiáng)的酸（一般為

無(wú)機(jī)酸）。這種酸度稱(chēng)為甲基橙酸度。其反響式為：

H++OH-H2O-------?

2.試劑

1.0.05N〔或0.1N）氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液。

%甲基橙指示劑。

3.測(cè)定方法

加2滴甲基橙指示劑，用0.05N（或0.1N）氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈橙黃色

為止，記錄所消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（a）o

水樣酸度（SD）的數(shù)量（me/L）按下式計(jì)算

N一氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度，No

V------水樣體積，mL；

a——滴定酸度時(shí)所消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

注：水中假設(shè)含有游離氯，可加數(shù)滴（）.1N硫代硫酸鈉溶液，以消除游離氯對(duì)測(cè)定

的影響。

7.7硬度的測(cè)定

I.測(cè)定范圍

0.1--5mmol/L硬度。硬度超過(guò)5mmol/L時(shí)，可適當(dāng)減少取樣體積，稀釋到100亳升

后測(cè)定。

2.方法概要

在PH為1（）.（）（）水溶液中，用格黑T作指示劑，以乙二胺四乙酸二鈉鹽（簡(jiǎn)稱(chēng)EDTA）

標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色為終點(diǎn)。根據(jù)消耗EDTA的體積，即可計(jì)算出硬度值，為提高終點(diǎn)指

示靈敏度，可在緩沖溶液中參加一定量的EDTA二鈉鎂鹽。如果用酸性銘藍(lán)K作指示劑，

可不加EDTA二鈉鎂鹽。鐵大于2mg鋁大于2mg銅大于0.01mg鎰大于O.lmg對(duì)測(cè)定有干

擾，可在加指示劑前用2mL1%L半胱胺鹽酸鹽溶液和2mL乙醇胺(1+4)進(jìn)行聯(lián)合掩蔽消除

干擾。

3.試劑

I)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液(1mL含0.01mmoLCa2+):稱(chēng)取1IO℃lh的基準(zhǔn)碳酸鈣(CaC03)1.0009g,

溶于15mL鹽酸溶液(1+4)中，以II級(jí)試劑水稀釋至1L。

2)氨-氯化鉉緩沖液：稱(chēng)取67.5g氯化鐵，溶于570mL濃氨水中，參加IgEDTA二鈉

鐵鹽并用II級(jí)試劑水稀釋至1L。

3)().5%格黑T指示劑1乙醇溶液)：稱(chēng)取4.5g鹽竣羥胺，參加18mL水溶解，另在研

轉(zhuǎn)中加0.5g銘黑T(C20Hl2O7N3SNa)磨勻，混合后，用95%乙醒定容至100mL,貯存于

棕色滴瓶中備用。使用期不應(yīng)超過(guò)一個(gè)月。

4)5%氫氧化鈉溶液。

5)鹽酸溶液(1+4)。

6)EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液。

a)EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置：稱(chēng)取4gEDTA溶于一定量的H級(jí)試劑水中，用II級(jí)試劑水

定容至一開(kāi)；

b)EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定：吸取20mL鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液于250mL錐形瓶中，力口80mLiI試

劑水，按分析步驟標(biāo)定EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)鈣的滴定度T(mmol/ml),按式(1)計(jì)算：T=0.01

X20/c-b?

試中0.01一鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mmol/mL;

20—吸取鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積

c—標(biāo)定時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL

b一滴定空白溶液時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL

4.分析步驟

1)取I()()ml,水樣注入250mL錐形燒瓶中如果水樣渾濁取樣前應(yīng)過(guò)濾。注：水樣酸性

或堿性很高時(shí)，可用5%氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液(1+4)中和后再加緩沖溶液。

2)加5mL氨一氯化胺緩沖溶液，加2?3滴銘黑T指示劑。

注：碳酸鹽硬度較高的水樣，在參加緩沖溶液前應(yīng)先稀釋或先參加所需EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶

液量的80%—90%(記入滴定體積內(nèi))，否責(zé)那么緩沖溶液參加后，碳酸鈣析出，終點(diǎn)延長(zhǎng)。

3)在不斷搖動(dòng)下，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，接近終點(diǎn)時(shí)應(yīng)緩慢滴定，溶液由酒紅

轉(zhuǎn)為藍(lán)即為終點(diǎn)。全部過(guò)程應(yīng)于5分鐘內(nèi)完成溫度不應(yīng)低于15℃o

4)另取100mLII級(jí)試劑水,按2)、3)操作步驟測(cè)定空