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高效的控制系统提高反渗透设备的效率及寿命
作者:德国Bürkert流体控制系统公司    来源:流程工业
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噪音控制, 紫外线杀菌器, 反渗透装置, 粉尘过滤器, 除尘器, ...
有机矿物质沉淀会损害反渗透膜并降低渗透效率。因此,需要对一些工作参数采取严格控制,如:pH值、氧化还原值、导电率和温度。本文将论述如何延长渗透膜的寿命,以及如何提高反渗透设备的效率。

保证水质达到一致的纯度是制药和生物技术领域保证生产安全的基本前提条件。在纯净水的调配过程中,处于核心位置的是反渗透设备。 除了总体成本以外,使用者最关心的是如何延长设备的使用寿命,以及如何拥有可靠的质量检测技术。

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图1 有针对性的程序监控可以有效避免杂质、污染,并减少操作人员的数量

目前最受关注的是整套的解决方案。其中不仅包括单个测量仪器,例如:独立的电磁阀、可靠的电流表、精确的传感器和pH值测量仪,而且还包括全套高效的控制系统。

严格的监控

在生产过程中,以下6个参数必须加以测量和监控:

1. 氧化还原性

带射线的化学药物攻击很薄的聚酰胺膜,将导致不可修复的漏洞。析出盐可从膜漏洞渗出。这样的膜必须更换掉,然而这需要支付一笔高昂的费用。这种情况下,人们通常在反渗透过程的入口处安装一个带内置警报的氧化还原性测量器,当测量值超过正常值时,会立即向操控员发出提醒。

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图2 Bürkert多功能控制系统mxControl 8620可以自动控制水处理系统的程序变量

2. pH值

反渗透膜的理想pH值是弱酸性,范围为5~6.5。这个pH值范围可以阻止碳酸盐的形成和一些纤维素醋酸盐膜中的加水分解作用。专门的pH传输器和调解器可以测量和调节pH值和入口处水的温度。其他的集成电器在可操作范围内输送和调节pH值。任何指标值的变化都会激活一个数字化剂量泵,它会调节入口水的酸度。以阻止碳酸钙晶体沉淀物在反渗透膜中形成。

3. 导电性

反渗透仪器中最重要的和最需要频繁监控的系统参数是导电性。供水的导电性是产出率和膜通量密度的一个关键因素。导电性越高,渗透压就越高,即使温度和压力与正常值相符,膜的工作效率也越低。纯电阻性的导电性传输器不仅可测量注入水中的导电性,而且还可测量渗透导电性。其中的差额是剩下的所含矿物质和盐量的标准以及整个反渗透过程的效率标准。

4. 温度

温度的高低与在相同导电性和压力下膜的通量密度成正比。一般情况下,每1℃的温度变化可使反渗透的效率升高或降低1.5%。膜产品生产商的参考数据是25℃,全面的温度控制是不可行的。最新一代的pH值和氧化还原可能性测量仪及导电传输器是为附加的温度测量而准备的,能同时测量两个参数。

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图3 型号为Typ 8202的传感器是一种可以测量流体pH值和氧化还原性的模块化设备,能适应多种用途。

5. 压强

反渗透设备的工作效率直接取决于供水的压强。供水、渗透、浓缩及其他中间步骤的压强测量保证了系统的全力运行,也有助于根据杂质或污染第一时间识别出故障。不同的供水压强抵偿了供水导电性或水温变化,也利于渗透流程通畅。一般情况下系统压强由浓缩线上的管理阀或一个可调的高速压力泵控制。

6. 流量

产出率由渗透量占整个进水量的份额计算得出。重复部分由一个磁铁或涡轮水流测量仪来计算。在导电性、温度、压力稳定的情况下,产出率的变化可能是由于杂质或污染导致膜损坏的一个征兆。避免杂质或污染最重要的是对经过膜管道的水流进行正确把握。反渗透系统的压力和入水量必须很好地平衡。通常情况下会安装一个转速可更改的水泵或一个水流控制阀门及一个压力控制阀门。两个控制系统要同时进行,以达到平衡。

即使先进的三合一仪器 (例如:pH值/氧化还原测量仪)能在测量中协作一致,仅靠测量还不能提高实验的效率,只有高效的过程控制才能达到很好的效果,在这个控制系统中,流量、温度、pH值/氧化还原性、导电性和压力可以一起调控。一个多功能控制系统,如Bürkert mxControl 8620,可以自动控制水处理系统的各项参数,并可以将测量控制仪器的成本减至50%。它的控制功能采用数据汇编,用一个显示器安装在集成控制系统中。在典型的低盐水系统里,产出率一般是75%~85%。一旦产出率出现问题,系统会有选择性地显示出全部异常数据,便于诊断问题。显示顺序如下:pH值、导电性、温度、压力。

如果所有数据均在规定范围内浮动,但膜效率未达到规定值,那问题则可能出现在由杂质或污染导致的膜压力流失上。如果压力流失出现在膜的第一层,那通常是由于凝胶状或生物污染造成的。如果压力流失出现在膜的第二层,那通常是由于矿物质含量过高或杂质导致。多功能控制系统可以实时准确跟踪压力变化状况,并做好数据记录。这样一种方便的操控系统对于复杂的反渗透系统来说是非常有帮助的。在这个简单的反渗透过程中,可以实现如泵产品般敏锐地输出pH值,并将其调控至理想值。

微型传感器和调控器

微型传感器除了可以输出实验数据和温度外,还具有简单的调控和警报功能,以减少仪器成本。此外该设备还适用于简单的反渗透过程的快速更新,因为它不仅可以测量和调控pH值和氧化还原性能,还能测量和监控流体的温度。这种装有显示器的传感器在出现问题时,可以通过一条控制阀门或水泵开启/关闭的线路,控制水或药物的流入,用以控制pH值、氧化还原性以及温度。

现代测量和控制系统不像反渗透过程那样复杂,操作变得相对简单、高效且具多功能性,有利于提高生产效率和延长设备的技术寿命,同时也减少了操控仪器的成本。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2009-11-25)
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