锅炉给水水质的好坏与锅炉的安全、经济运行息息相关。未经处理或处理不当的给水，易造成锅炉结垢。锅炉结垢不仅会降低锅炉热效率、浪费燃料、降低锅炉出力，甚至有可能导致管道堵塞及爆管，造成锅炉事故，危及人员及生产安全[1]。因此，要对锅炉给水进行处理，且处理过的水质应符合《工业锅炉水质》（GB 1576—2008）中的规定，其中硬度、电导率、浊度和pH是重要的给水指标。
反渗透膜技术是20世纪60年代初发展起来的新兴膜分离技术，它是在常温下，以膜两侧的压力差为动力，实现对溶质和溶剂的分离、纯化，是目前应用较为广泛的一种水处理技术。纳滤膜[2]是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术，它可以除去直径为1 nm左右的颗粒，截留相对分子量范围为200～1 000。
在试验研究过程中，利用多功能膜分离设备对锅炉给水进行处理，按工业锅炉水质要求对原水、膜设备出水的硬度、电导率、浊度、pH水质指标进行测定、分析，探索各种膜处理锅炉用水的优势与不足，并提出了今后的开发设想。
1 实验部分
1.1 水源与水质
实验用水采用某企业厂房内的自来水和地下井水。自来水与井水的水质情况见表1。
从表1中可以看出，除pH值外，自来水和井水的硬度、电导率、浊度值均高于蒸馏水，且井水最高，因此需要对锅炉给水进行膜处理分析。
1.2 实验设备
SJM-DGN型多功能膜分离设备（合肥世杰膜工程有限责任公司），PHS—3C精密pH计（上海雷磁分析仪器厂），DDSJ—308 A型电导率仪（上海雷磁分析仪器厂），DJS—1C型铂黑电极（上海精密科学仪器有限公司），SZG—50 A浊度计（上海悦丰仪器仪表有限公司）。
1.3 工艺流程
膜分离技术处理系统工程设计的工艺流程简图如图1所示。
1.4 实验检测方法
1.4.1 硬度的测定[3] ——采用EDTA滴定法
硬度（YD）的含量按式（1）计算：
YD=CEDTA×VEDTA/Vs×103 mmol/L（1）
式中：CEDTA为标准溶液浓度，mol/L；VEDTA为滴定时所耗EDTA标准溶液的体积，mL；Vs为水样体积，mL。
1.4.2 电导率的测定[3]
取50～100 mL水样（温度为25 ℃±5 ℃）放入塑料杯或硬质玻璃杯中，将电极用被测水样冲洗2～3次后，浸入水样中进行电导率测定，重复取样测定2～3次，测定结果读数相对误差在±3%以内，即为所测的电导率值。
1.4.3 pH值的测定
使用精确pH计测定水样的pH值。
1.4.4 浊度的测定
使用浊度仪测定水样的浊度。
2 实验结果与分析
在实验中，主要检测指标为膜通量（L·m-2·h-1）、浊度（NTU）、总硬度（mmol/L）、电导率（μS/cm）、pH值，并对其实验结果进行分析。
2.1 膜通量
膜通量[4]是指在一定温度和跨膜压差（浓缩液与透过液出口间的压力差）下，膜对溶剂的透过能力，单位时间、单位膜面积溶剂的透过体积即为该膜的膜通量，单位为L·m-2·h-1。
计算公式为JV=V/（At）。其中：JV为纯水通量，V为在时间t内透过液的体积（L），A为膜有效面积（m2），t为时间（h）。
2.1.1 锅炉补给水通过不同膜的膜通量
当进膜压力为11.4 MPa、水通过膜流速为34 LPM和频率为39.0 Hz时，自来水、井水通过各种膜的膜通量见表2、表3及图2所示。
由图2可以看出，纳滤膜的膜通量大于反渗透膜，而其中RO1的膜通量大于RO-BW30，NF-1000的膜通量大于NF-200～300，说明各种膜的膜通量与膜的材料、结构等有关。在实际应用中，可通过增大操作压力来提高膜通量，但必然会增加能耗。运行一段时间后需通过清洗恢复由此损失的膜通量。
硬度、电导率等比较大的井水，通过各种类型的膜显示，井水的膜通量比自来水通过时小，这说明各种类型膜的膜通量还与进水水质有关。因此，在实际应用中，应根据进水水质来设计膜的配置。
2.2 一级膜处理的实验结果
以水的来源处理效果分析，影响处理效果的因素很多，有进水水质、膜材料、结构、运行参数等。实验所得数据为连续取各步骤水样测试水质，取各测试值的平均值，并对检测数据进行了定量分析。其中，去除率（%）=（进水中含量-透过水中含量）/进水中含量×100%。
由表4可知，由于自来水本身的水质比较好，经过处理后的水质基本符合标准。自来水在适宜的操作壓力和频率下经过反渗透装置后，其水质指标中的去除率如下：浊度小于0.2 NTU，电导率小于10 μS/cm，电导率的去除率在95%以上，总硬度的处理效果非常好，去除率也在95%以上。
由表5可知，井水是浅层地下水，水质也较好，但其矿物质含量比较高、水的硬度也比较大。井水在适宜的操作压力和频率下经过反渗透装置后，其水质指标的去除率如下：浊度小于0.5 NTU，电导率<50 μS/cm，电导率的去除率在93%以上，总硬度的处理效果非常好，去除率也在93%以上。对自来水和井水水质进行反渗透膜软化除硬度比纳滤膜（NF）出水水质优，具有技术的先进性。
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