废弃反渗透膜元件的再生方法研究现状

摘 要：介绍了目前国内外关于反渗透膜元件的再生方法，如改性、修复、拆解清洗等，概述了各再生方法的处理效果，再生膜元件的基本性能以及优缺点，最后对未来废弃反渗透膜元件的再生方法做了总结和展望。

关键词：废弃反渗透膜；再生；方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.038

反渗透膜技术设备简单、容易操作、分离性能好，目前在很多领域如食品行业和中水回用、海水的淡化除盐、工业废水处理工程等方面都得到广泛的应用，获得了很好的经济效益和社会效益。反渗透膜技术是指在压力的驱动下，使得水分子等物质透过反渗透膜元件，成为产水，水中的其他杂质如有机污染物以及盐类被反渗透膜截留，随着进水排出系统，形成反渗透膜的浓水，或者吸附在膜面上。因而在膜表面会慢慢形成污染层。而反渗透膜面上最初形成的污染层通过水力冲洗或者化学清洗能够清基本洗掉，但随着运行时间的延长，膜面各类型污染物的累积以及大部分情况下膜元件并不能得到及时的清洗，膜元件的性能会逐渐下降，最终导致膜元件的产水不能达标使用，膜元件也只能废弃处理。

一般而言，膜污染导致膜元件的使用寿命约为3年，运行良好的、清洗及时的反渗透系统的膜元件使用时间可能延长到5年。因此，每年被废弃的反渗透膜元件数以百万计，废弃的、堆积如山的反渗透膜不仅造成了巨大的环境污染，而且还浪费了资源。因此，学者们开始探究废弃反渗透膜元件再生的方法，以期降低工程水处理成本并减小对环境的污染破坏。目前，废弃反渗透膜的再生方法主要有改性、修复、拆解清洗等方法。

1 废弃反渗透膜的改性再生方法

改性再生处理是将膜表面的污染层清洗掉后，对脱盐层进行浅层氧化处理，保留部分脱盐性能，使原有的反渗透膜性能蜕变为纳滤膜性能[1]。靖大为提出了用NaClO溶液氧化废弃反渗透膜的表面[1]，发现经氧化改性处理后的废弃反渗透膜，在脱盐率、产水通量、不同相对分子质量有机物与不同电价离子的截留方面，具有与纳滤膜相似的特征。改性再生膜元件的脱盐率可以控制在0～80%，远低于反渗透膜；其产水通量可以控制在45～65 L/（m2.h），远高于反渗透膜。由于改性膜元件的价格远远低于新反渗透膜元件，因此在一些对出水水质要求相对较低的水处理环境中具有很高的使用价值。

李宝光等将废弃聚酰胺反渗透膜元件进行化学清洗后，再用NaClO溶液对反渗透膜元件的表面进行氧化的方法进行再生[2]，这样得到的再生膜具备了纳滤膜的基本性质， 在0.3～0.7MPa的低操作压力下，膜元件产水通量较高，根据氧化时间不同，脱盐率在 0～90%之间。但是经NaClO溶液作用后的反渗透膜表面不仅表面光滑度降低，比较粗糙，而且膜表面有大小不一的孔洞，污染物质很容易吸附在上面，且使得清洗更加困难。

连冠楠采用NaClO溶液对废弃的聚酰胺卷式反渗透膜元件进行氯化降解[3]，对比分析了NaClO溶液不同浓度对芳香族聚酰胺反渗透膜性能的影响。结果表明，当NaClO溶液的处理强度为36000 ppm/h～ 48000 ppm/h时，氯化降解后的废弃反渗透膜元件具有纳滤性能。而在温度为25.0℃、压力差为1.0MPa、NaClO溶液的处理强度为48000 ppm/h时，膜对NaCl、Na2SO4 溶液的脱除率分别为57.4%和13.8%。

覃浩律通过比较KMnO4溶液 、H2O2溶液、NaClO 溶液对反渗透膜的氧化效果，发现NaClO 溶液氧化后的膜元件不仅氧化时间短，而且再生膜具有更好的透水性能和脱盐率，因此三者相比，NaClO溶液是最佳氧化药剂[4]。Jose M. Veza将废弃的反渗透膜的表面用KMnO4溶液进行氧化处理，得到脱盐率能达到97%的再生膜，但是再生膜的污染周期短、工作压力高。

2 废弃反渗透膜的修复再生方法

修复再生处理是将废弃反渗透膜表面的污染层進行正常清洗后，然后通过氧化剂彻底氧化反渗透膜的脱盐层， 然后再在经过氧化处理的反渗透膜材料上重新涂敷一层聚酰胺膜，以使反渗透膜的基本性能得以恢复。

覃浩律通过进一步的实验发现经过氧化的反渗透膜元件再经氨水和膜表面活性剂修复后[4]，修复后的膜表面与氧化后膜表面相比，表面光滑了许多，孔洞也没有了，膜元件相对也不易受到污染，清洗频率以及清洗难度都大大降低。一般而言，经过修复再生后的膜的脱盐率低于正常新的反渗透膜，但仍可达约97%，产水流量与超低压反渗透膜的基本相等。

3 废弃反渗透膜的拆卸再生方法

拆卸再生是指在保证其完整性的前提下，经过拆解、刷洗、重卷、组装等过程得到的再生膜元件。拆卸再生不同于之前的两种方法，必需将膜拆开，然后去除污染物的方式是直接在膜面进行刷洗，然后再通过药物对膜进行处理，得到再生膜。江海[5]发现经拆解清洗后，反渗透膜元件虽然完整性良好，但其分离层部分受损。用胶带缠绕后，反渗透膜元件压力损失降至约为15～20KPa，因为其破坏了膜元件规整的流道结构。但再生膜仍能将悬浮颗粒和胶体物质完全截留，且产水 SDI值稳定于 1.0以下，比一般超滤膜出水水质要好。而将拆卸清洗后的反渗透膜再经NaClO溶液以及十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对膜的表面进行处理后，脱盐率一般大于60%，甚至有一部分高于85%，其中对二价离子脱除率大于80%；基本能够完全截留分子量大于500的有机物。而产水量可接近甚至超过初始水平。

4 其他再生方法

有学者采用正向渗透技术对废弃反渗透膜元件清洗再生，其原理主要是利用渗透压的作用使渗透液回流以去除膜表面的污染物质[6～7]。然而，此方法的作用相对有限，因为浓差极化效应的存在。俞三传等人对废弃反渗透膜元件进行清洗后，再用含胺溶液对膜元件进行改性得到再生膜[8]，得到的再生膜仍然具备一定的分离性能，但是再生膜在运行时一旦受到污染，则膜的运行性能将大大下降，且难以清洗恢复。

同时，辛永光等先用氧化剂对对废弃的膜元件进行氧化，再用含胺溶液进行处理得到再生膜[9]，此法得到的再生膜的使用时间相对较长；同时还设计了一套对废弃反渗透膜进行改性再生的装置，但此研究不全面，只做了几只膜的试验，且没有研究温度、时间、药液浓度等因素对再生膜的影响。

5 结语

综上所述，目前国内外已有部分学者针对废弃反渗透膜元件做了相关的再生试验研究，使废弃的膜元件变废为宝，进行再利用。再生膜元件基本具备纳滤或者超滤的性能，主要可以应用在如脱除大部分有机物悬浮物、初步脱盐、脱除大部分细菌等多种出水水质指标较低的工艺，其缺点是再生膜一旦污染，则膜元件很难清洗。且目前的试

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验研究尚且不够全面深入，如改性再生方法中对氧化剂的选择都是单一的，以后的试验可以将两种或几种混合，选择出较优氧化剂组合；修复法中的修复溶液也是单一的，未来可以考虑多种修复溶液的比较以及混合溶液的修复效果。而关于再生膜元件的清洗，则是未来的重点难点研究内容。

参考文献：

[1]靖大为，朱建平，李宝光等.氧化改性反渗透膜元件的性能及应用[J].工业水处理，2011，31（02）：82-84.

[2]李保光，靖大为.废弃反渗透膜元件纳滤化的初步分析[J].天津城市建设学院学报，2008，14（04）：271-274.

[3]连冠楠.废弃聚酰胺反渗透膜纳滤功能化及其脱盐浓缩过程研究[D].浙江工业大学，2016.

[4]覃浩律.廢弃卷式聚酰胺反渗透膜元件的再生及运行性能研究[D].长沙理工大学，2015.

[5]江海.反渗透膜元件的清洗与再应用[J].天津城市建设学院，2008.

[6]E.Ould Mohamedou，D.B.Penate Suarez，F.Vince et al.New lives for old reverse osmosis（RO）membranes[J].Desalination，2010，253（02）：62-70.

[7]Jose M.Veza，Juan J.Rodriguez-Gonzalez.Second use for old reverse osmosis membranes： wastewater treatment[J].Desalination，2003，157（01）：65-72.

[8]俞三传，刘梅红.一种废弃反渗透膜元件的纳滤化再生方法[P].中国专利：201010574082.2，2011-5-18.

[9]辛永光，张平，严丹燕等.一种废弃反渗透膜元件的再生方法及其装置[P].中国专利：201110408407.4，2014-1-15.

基金项目：衡阳市科技局项目（水体中代表性污染物对反渗透膜的污染研究，2015KS25）；

湖南省教育厅科学研究项目（废弃反渗透膜元件的再利用与清洗研究，16C0389）

作者简介：罗美莲（1984-），女，湖南衡阳人，硕士研究生，讲师，研究方向：水处理技术。