渤海莱州湾地下卤水纳滤过程的结垢趋势研究

doi:10.11962/1006-4990.2018-0522

摘要/Abstract

摘要：

针对莱州湾地下卤水纳滤过程中纳滤膜表面无机物结垢的问题,利用饱和度法系统研究了碳酸钙、硫酸钙在卤水体系和纳滤过程中的结垢趋势和影响因素。结果表明,在常温下原料卤水中的碳酸钙处于饱和状态,而其中的硫酸钙处于不饱和状态,因此在外部因素诱导下,碳酸钙更容易发生沉淀;降低卤水的pH可以有效抑制碳酸钙结垢;当逐步提高卤水的产水回收率时,纳滤浓水侧卤水中硫酸钙结垢的风险增大,在纳滤精制卤水过程中选择合适的产水回收率可以降低硫酸钙结垢的风险。

关键词: 卤水, 纳滤, 结垢, 碳酸钙, 硫酸钙

Abstract:

Facing the scaling problem in nanofiltration process of treating underground brine in Laizhou bay,the scaling tendency and effective factors of calcium carbonate and calcium sulfate of the brine were systematically studied by using saturation method in the nanofiltration process.Result showed that calcium carbonate was in a state of saturation,while the calcium sulfate was not in the brine at a room temperature.Consequently,calcium carbonate was more likely to precipitate when the brine was affected by external factors.Reducing the pH of the brine could effectively inhibit calcium carbonate scaling.Increasing the recovery rate of brine production gradually,the risk of calcium sulfate in the concentrated side of nanofiltartion system was increased.Therefore,it was necessary to select an appropriate recovery rate of brine production to reduce the scaling of calcium sulfate in the nanoflitration process.

Key words: brine, nanofiltration, scaling, calcium carbonate, calcium sulfate

中图分类号:

TQ132.32

刘建路,刘霞,岳茂文. 渤海莱州湾地下卤水纳滤过程的结垢趋势研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(8): 64-68.

Liu Jianlu,Liu Xia,Yue Maowen. Study on scaling tendency in nanofiltration process by treating underground brine in Laizhou bay,Bohai[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2019, 51(8): 64-68.

图/表 8

表1

图1

表2

表3

图2

表4

表5

表6

参考文献 17

[1]	许博超, 于志刚, 刘东升 , 等. 莱州湾南岸地下卤水高浓度溶解铀及其成因研究[J]. 中国海洋大学学报:自然科学版, 2011,41(11):81-85.
[2]	韩立民, 李大海, 于会娟 . 加快推进山东半岛蓝色经济区建设的对策研究[J]. 山东经济, 2011,27(1):115-119.
[3]	Ji Y L, Qian W J, Yu Y W , et al. Recent developments in nanofiltration membranes based on nanomaterials[J]. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2017,25(11):1639-1652.
[4]	高从堦, 陈益棠 . 纳滤膜及其应用[J]. 中国有色金属学报, 2004(S1):310-316.
[5]	周金盛, 陈观文 . 纳滤膜技术的研究进展[J]. 膜科学与技术, 1999(4):1-11.
[6]	刘建路, 迟庆峰, 张浩波 , 等. 一种利用提溴卤水生产精制盐水的方法和装置:中国, 104743582A[P]. 2015-07-01.
[7]	刘俊强, 路建新, 刘琪 , 等. 纳滤卤水精制技术在纯碱生产中的应用[J]. 纯碱工业, 2015(4):15-17.
[8]	李昆, 王健行, 魏源送 . 纳滤在水处理与回用中的应用现状与展望[J]. 环境科学学报, 2016,36(8):2714-2729.
[9]	刘昌胜, 邬行彦, 潘德维 , 等. 膜的污染及其清洗[J]. 膜科学与技术, 1996(2):26-31.
[10]	Ahmed Saleh Al-Amoudi . Factors affecting natural organic matter (NOM) and scaling fouling in NF membranes:A review[J]. Desalination, 2010,259(1):1-10.
[11]	Her N, Amy G, Jarusutthirak C . Seasonal variations of nanofiltration (NF) foulants:Identification and control[J]. Desalination, 2000,132(1):143-160.
[12]	王红庆, 包宗宏, 段东平 , 等. 硫酸钙在卤水输送管道中的结垢抑制[J]. 中国有色金属学报, 2008(z1):92-95.
[13]	颜亚盟, 张仂 . 硫酸钙在盐水中的溶解度及溶度积实验研究[J]. 盐业与化工, 2014,43(11):27-30.
[14]	姜欣欣 . 碳酸钙结晶动力学研究[J]. 西安石油大学学报:自然科学版, 2015,30(6):89-92,11.
[15]	邢晓凯, 马重芳, 陈永昌 . 溶液pH值对碳酸钙结垢的影响[J]. 石油化工设备, 2004(5):11-14.
[16]	于剑峰, 霍静, 唐仕明 , 等. 卤水管道中影响碳酸钙垢溶解度的因素及规律[J]. 盐业与化工, 2011,40(4):20-23.
[17]	牛俊坡 . 石膏型卤水加热管结垢的原因分析及预防[J]. 盐业与化工, 2014,43(6):53-54.

ρ （K⁺）	ρ （Na⁺）	ρ （Ca²⁺）	ρ （Mg²⁺）	ρ （Fe³⁺）	ρ （Fe²⁺）	ρ （NH₄⁺）	ρ （Cl^-）
1 049	34 245	1 147	5 686	0.24	0.05	0.01	66 853
ρ （SO₄^2-）	ρ （HCO₃^-）	ρ （F^-）	ρ （Br^-）	ρ （NO₂^-）	ρ （NO₃^-）	ρ （PO₄^3-）	ρ（可溶性SiO₂）
9 313	497	0.30	175	0.40	40.32	0.23	4.40

编号	项目	18 ℃		42 ℃
编号	项目	ρ（Ca²⁺）/ （g·L^-1）	ρ（SO₄^2-）/ （g·L^-1）	ρ（Ca²⁺）/ （g·L^-1）	ρ（SO₄^2-）/ （g·L^-1）
1^#	空白样	1.101	9.724	0.921	9.692
2^#	加入CaCO₃	0.925	9.712	0.911	9.670
3^#	加入CaCO₃	0.911	9.685	0.901	9.792
4^#	加入CaSO₄·2H₂O	1.251	10.192	1.402	10.396
5^#	加入CaSO₄·2H₂O	1.251	10.072	1.302	10.272
6^#	加入石膏粉	1.225	9.939	1.350	10.340
7^#	加入石膏粉	1.267	9.863	1.350	10.372

pH	温度/ ℃	ρ（Ca²⁺）/ （g·L^-1）	说明
7.19	室温	0.951	室温放置,未见析出物
7.10	42	0.901	未酸化,底部析出沉淀,经分析为CaCO₃
6.70	42	0.948	酸化,pH降低,未见析出物
6.17	42	0.953	酸化,pH降低,未见析出物
5.85	42	0.948	酸化,pH降低,未见析出物
5.42	42	0.945	酸化,pH降低,未见析出物

回收率/ %	浓缩倍数	卤水结垢情况	回收率/ %	浓缩倍数	卤水结垢情况
0	—	—	60	2.5	出现少量浑浊
33	1.5	无变化	67	3.0	浑浊
50	2.0	无变化

元素	质量分数/%	原子百分数/%	元素	质量分数/%	原子百分数/%
C K	0.18	0.33	Ca K	28.54	15.83
O K	49.50	68.71	S K	20.60	14.22
Na K	0.38	0.36	Cl K	0.59	0.36
Mg K	0.21	0.19

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