陽離子是正價離子，可吸收電子;陰離子是負價離子，有剩余電子;正負離子可以相互作用。他們對電子的共享形成電中性。例如，鈣是二價陽離子可以結合兩個單價氯離子形成電中性的氯化鈣。

　　影響反滲透系統的各種離子因素

　　陽離子與陰離子

　　陽離子是正價離子，可吸收電子;陰離子是負價離子，有剩余電子;正負離子可以相互作用。他們對電子的共享形成電中性。例如，鈣是二價陽離子可以結合兩個單價氯離子形成電中性的氯化鈣。不論計量單位是ppm、碳酸鈣或meg/l，水中的正負離子濃度均相等。極性弱的陰離子硅雖計入TDS，但不參與陰陽離子平衡。

　　離子強度

　　給水中TDS增加時難溶鹽的溶解度隨之增加。為在計算硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶或SDSI的溶解度時計及上述現象的影響，需要計算水中的離子強度：單價離子的強度是其以碳酸鈣計ppm濃度乘以1×10-5，二價離子的強度是其以碳酸鈣計ppm濃度乘以2×10-5，依此計算各價離子的強度。總加各類離子的強度即為水的總離子強度。

　　鈉離子(Na)

　　鈉是單價陽離子，鈉鹽的溶解度很高，不會在RO系統中造成結垢。海水中鈉是主要的陽離子。作為陽離子的鈉，在RO給水分析中自動與其它陰離子相平衡。飲食中鈉的攝取濃度范圍是從低鈉的2000 mg/L到平均的3500 mg/L。美國EPA已設立了飲用水水質標準(DWEL)，規定飲用水中鈉為20mg/L。每天飲用2升100 mg/L鈉含量的飲用水只有200 mg鈉。每加侖10打蘭(171.2 mg/l)硬度的相對硬水經軟化后只含鈉79 mg/L。

　　鉀離子(K)

　　鉀是單價正離子，在水中鉀的含量較鈉低得多，且有很高的溶解度，不會造成RO結垢。

　　鎂離子(Mg)

　　鎂是二價陽離子。鎂在苦咸水硬度中約占三分之一，但在海水中可比鈣的含量高出五倍。鎂鹽的溶解度較高，在RO系統中通常不會造成結垢問題。

　　鈣離子(Ca)

　　鈣是二價陽離子，鈣于鎂同為苦咸水中硬度的組成部分。在使用阻垢劑時，硫酸鈣(CaSO4)(石膏)的溶解度可達230%。碳酸鈣的溶解度LSI(朗格里爾指數)值可達+1.8-+2.5。

　　鍶離子(Sr)

　　鍶是二價陽離子。硫酸鍶的溶解度很低，可能在RO系統的后端造成沉淀。當硫酸根濃度增加或溫度降低時，硫酸鍶的溶解度將降低。通常，鉛礦附近的井水中含有小于15 ppm濃度的鍶。硫酸鍶的飽和濃度為100%，而使用阻垢劑時，飽和濃度可達800%。

　　鋇離子(Ba)

　　鋇是二價陽離子。硫酸鋇(BaSO4)的溶解度很低，能夠在RO系統的濃水出口側造成沉淀。溫度降低與硫酸鹽濃度增高均使硫酸鋇的溶解度進一步下降。鋇一般出現在井水中，濃度一般小于0.05-0.2 ppm。鋇的檢測必須在精度為0.01 ppm(10 ppb)水平的儀器上進行。飽和度為100%，使用阻垢劑時可達6000%。

　　錳離子(Mn)

　　錳是井水與地表水中的污染物，其含量可達3 ppm。如鐵一樣，地表水的有機物中存在錳。在無氧氣的水中錳呈溶解狀態，氧化后呈不溶的黑色二氧化錳沉淀。暴露于空氣中的反滲透給水中錳的警戒水平是0.05 ppm。由于會產生黑銹，在飲用水標準中規定了錳含量限值為0.05 ppm。用于控制鐵污染的分散劑也可以用于控制錳污染。

　　鐵離子(Fe)

　　鐵是以兩種形式存在的污染物。溶于水的形式為二價鐵。不暴露于空氣的井水中，二價鐵類似于鈣、鎂，可通過軟水器去除，或在RO原水中加入分散劑以控制RO系統尾部的沉淀。不溶于水的形式為三價鐵。膜生產商建議RO給水中的全部鐵含量低于0.05 ppm。如果全部的鐵均為可溶的二價狀態且pH值低于7.0，可以允許0.5 ppm含鐵濃度(盡管此時建議使用分散劑)。空氣與可溶二價鐵的接觸可將其氧化為不溶的三價鐵。井水之中一般存在可溶的鐵，當井水被置于容器或水泵密封不嚴時，即可使二價鐵變為的不溶的三價鐵。可溶鐵可以用分散劑處理，或用鐵過濾器、軟水器、軟化法加以去除。而不溶的三價鐵氧化物或以膠體形式存在的氫氧化鐵，將污染RO系統的前端。不溶鐵的來源是暴露于空氣中的井水、地表水、無襯里管路與容器的鐵銹。

　　不溶鐵的去除可采用鐵過濾器、石灰軟化法、軟化器(部分去除)、超濾器(部分去除)及在給水中加有聚電解質的多介質過濾器(部分去除)。在錳砂過濾器中使用高錳酸鉀須十分注意，因該氧化劑可損傷任何聚酰胺膜。使用陽離子聚電解質同樣需要注意，它能夠永久污染帶負電荷的聚酰胺膜。建議RO系統、預處理系統及RO的供水配水系統中的容器或管道使用耐腐蝕材料(如：FRP、PVC或不銹鋼)。作為污染物的鐵含量的增加，會造成給水壓力及淡水TDS增加。有時鐵還會造成生物污染問題，因為它會成為食鐵還原菌的食品。食鐵還原菌能夠生成粘性的生物膜，造成RO給水通道的阻塞。

　　鋁離子(Al)

　　由于鋁的可溶性很差，在井水或地表水中不會有很高的濃度。在RO給水中的鋁是以膠體形式而不是以離子形式出現，它是市政給水系統或現場處理時澄清池、石灰軟化器產生的明礬殘留物造成的。明礬(硫酸鋁)是常用的絮凝劑，對地表水中帶負電荷的膠體(淤泥與黏土)起吸附與沉淀作用。明礬溶入水中變成三價鋁與硫酸根。鋁離子的水合物與水發生反映形成大量的氫氧化鋁水合物，進行聚合并開始吸引水中的負電荷膠體，并會發生鋁質膠體在系統中的污堵。因此，在RO給水中0.1-1.0 ppm的鋁已達到報警水平。由于鋁是中性的，性質較為復雜，在低pH值條件下，鋁以帶正電荷的三價陽離子或氫氧化鋁形式存在;在高pH值條件下，鋁以帶負電荷的陰離子復合物形式出現。鋁合物最小溶解度的范圍內，pH值為5.5-7.5。

　　銨離子(NH4)

　　銨為單價陽離子，銨鹽極易溶解不會造成RO系統的結垢問題。銨離子是溶于高pH值水中的氨氣(NH3)形成的，高pH值水中氨的離解生成了銨離子與氫氧離子;低pH值水中氨為氣態，象二氧化碳一樣，不會被RO系統脫除。井水中一般不存在銨離子，泥土中細菌的作用已使銨轉化為暫態的亞硝酸鹽(NO2)進而氧化成常見的硝酸鹽離子。銨離子以不超過1 ppm的低濃度存在于地表水中，是破壞有機氮化合物與生物活動的結果。施氨肥農田、畜牧場與發酵場所的排水可以造成地表水的銨污染。由于生物活動與大量有機氮的作用，銨離子在市政污水中可達20 ppm，另外一個銨污染源是氨氣與氯氣生成的氯氨殺蟲劑。

　　碳酸氫根離子(HCO3)

　　碳酸氫根是單價陰離子。碳酸氫鈣的溶解度很低，能夠在RO系統的濃水出口側形成沉淀。碳酸氫鈣的溶解度測量單位，對苦咸水應該用LSI(朗格里爾飽和指數)，對海水應該用史蒂夫戴維斯指數。溫度升高與pH值增加均使碳酸氫鈣的溶解度進一步下降。碳酸氫根是堿性物，pH值在4.4-8.2之間時它與二氧化碳相平衡，pH值在8.2-9.6之間時它于碳酸鹽相平衡。

　　碳酸根離子(CO3)

　　碳酸根是二價陰離子，碳酸鈣的溶解度很低，可在RO系統尾側結垢。其溶解度對苦咸水用LSI(朗格里爾飽和指數)，對海水用SDSI(史蒂夫戴維斯指數)表示。溫度上升或pH值增高均使其溶解度下降。碳酸根是堿性成分，pH值在8.2-9.6之間時，其濃度與碳酸氫根平衡。pH值大于9.6時，不存在二氧化碳與碳酸氫根，全部堿性物均為碳酸根。

　　硝酸根離子(NO3)

　　硝酸根是單價負離子，硝酸鹽具有高溶解度，不會造成RO系統結垢問題。硝酸根與氨氣、銨均為氮基離子，它是自然界中氮循環中的一個環節。RO原水中的氮源自動植物分解、發酵、畜牧及施氮肥農田等排出的水。井水中不存在氨與銨，他們已經被土壤中的細菌轉化為亞硝酸鹽，進而氧化為更加常見的硝酸根離子。在水質分析中，通常將硝酸根含量表示為氮的ppm值，而不是RO系統所關注的硝酸根的ppm值。欲將前者轉化為后者，需將氮的ppm值乘以4.43。美國EPA已公布了飲用水中硝酸根含量極限為：氮的4.43 ppm即硝酸根的44.3 ppm。當硝酸根占據了氧在血紅蛋白中的位置時是十分有害的，含氧量的下降將導致Blue-Baby綜合癥，因此孕婦與嬰兒受硝酸根的作用是更加危險的。

　　氯離子(Cl)

　　氯根為單價陰離子。氯鹽的溶解度很高，在RO系統中不會造成結垢。在海水中氯的比重很大。在RO給水分析中氯根被用來自動平衡水中正離子濃度。從味覺方面考慮，美國EPA與WHO標準中指出，飲水中氯根高限為250 ppm。

　　氟離子(F)

　　氟為單價負離子，一般它在井水中的含量較低。為了防止牙病，在市政自來水中需加入氟離子并保持其殘留量達2.5ppm，因此氟離子在RO給水中是常見離子。在飲用水中氟含量高于5 ppm即可造成牙斑與骨脆。

　　RO系統中氟的去除率決定于給水的pH值。pH值顯堿性時，由于氟以鹽的形式存在，用聚酰胺膜脫除氟可達99%以上;pH值顯酸性時，由于氟以酸的形式存在，氟的脫除率可降至50%。

　　硼 (B)

　　硼一般存在于海水中，其含量可達5 ppm，內陸咸水湖中含量更低。硼不是污染源，但由于在某些使用環境中會造成不利影響，因此在電子工業中必須去除。硼的化學性質類似于硅，pH值高于10狀態下，它以單價硼酸根陰離子形式存在，pH值低于10狀態下，它以非離子化的硼酸B(OH)3形式存在，硼酸鹽的去除率與pH值有關，pH值高時，取除率也高。

　　二氧化硅(SiO2)

　　硅在某種情況下是一個陰離子。它的化學性質很復雜，甚至是不可預測的。TOC(以碳計)表示有機物總量而未指明有機物的構成，同樣，硅濃度僅表示了硅的總濃度(以碳計)，但沒有指明硅的各種構成的濃度。水中的硅總量中包括活性硅與惰性硅。活性硅是可溶硅，它被弱電離且未聚合成長鏈。活性硅是RO與離子交換工藝中希望的形式，也是Rodesign軟件所使用的二氧化硅的形式。雖然活性二氧化硅有陰離子特性，但在水質分析中它未以陰離子方式計入陰陽離子平衡，卻以鹽的形式計入TDS。惰性硅是聚合硅，或膠體硅，就其性質而言與其說是個離解離子毋寧說是個溶解固體。膠體形式的硅可以被RO系統去除，但可能在RO前端造成膠體污染。膠體硅的直徑可小到0.008微米，但只有大于或等于0.45微米的部分才能用SDI來測量。粘土、淤泥、沙石等微粒狀的硅混合物一般有1微米或更大的直徑，可用SDI值測量。以二氧化硅做基本粒子的聚合硅在自然界以水晶或瑪瑙形式存在，它也是活性硅超飽和的結果。在使用硅分散劑條件下，活性硅的溶解度限值為200-300%。溫度的升高、pH值在7.0以下或7.8以上均會使硅的溶解度上升，對硅聚合起催化作用的鐵離子存在時，活性硅溶解度下降。在RO系統中，硅的脫除率與原水pH值密切相關，隨pH值的增加，該脫除率也增加，這是因為活性硅更多的是以鹽的形式存在，而不是酸的形式。

　　二氧化碳(CO2)

　　二氧化碳為氣體，當溶于水時與水反應生成弱碳酸(H2CO3)。如純水中二氧化碳處于飽和狀態，其濃度約為1600 ppm，pH值約為4.0。自然界水體中二氧化碳的來源是基于pH值的碳酸氫根平衡。水體中的二氧化碳濃度間接的決定于pH值與碳酸氫根濃度的對應關系。二氧化碳與碳酸氫根離子在pH值的4.4-8.2區間保持平衡。pH值為4.4時堿性物均為二氧化碳，pH值為8.2時堿性物均為碳酸氫根。【Rodesign】程序運用碳酸氫根濃度與pH值計算水中二氧化碳濃度。由于二氧化碳為氣體，RO膜對其不具有脫除或濃縮作用，其濃度在給水、淡水與濃水中相同。在給水中加酸將碳酸氫根化為二氧化碳，故而pH值下降。

　　硫化氫(H2S)

　　硫化氫呈氣態，使給水中有臭蛋氣味。其0.1 ppm濃度是異味的臨界值，在3-5 ppm濃度時，具有強烈的異味。硫化氫易于被空氣、氯及高錳酸鉀等氧化劑氧化成硫。硫的作用類似于膠體污染，用傳統的介質過濾器不能去除。在系統設計中，建議將硫化氫保留為氣態，使其穿過RO系統進入淡水，再對淡水進行處理并去除。

　　mg/L

　　表示給定水體中離子或物質重量的方法之一是毫克/升(mg/L)。對稀溶液而言。毫克/升和ppm是等同的。例如，1000 mg/L(ppm)的氯化鈉溶液意味著：一升該溶液蒸發之后，應生成1000 mg氯化鈉(NaCl)固體。RO工程師們經常用mg/L單位計算TDS的數值。

　　Meq/L

　　表示給定水體中離子或物質的當量重量或濃度的方法之一是毫克當量/升(Meq/L)，該值計算方法是用相應離子或物質的毫克/升(mg/L)數值除以其當量重量。在RO水質分析時meq/L是常用單位，特別用于判斷正、負離子總毫克當量值是否平衡。

　　打蘭/加侖

　　離子交換與鍋爐給水處理常以打蘭/加侖(以碳酸鈣計)為量綱計量水的硬度。每打蘭/加侖(以碳酸鈣計)等于17.1 ppm(以碳酸鈣計)。

　　ppb(1/1,000,000,000)

　　ppb是表示水中某種物質或離子濃度的單位，下列轉換關系適用于比重為1的低含鹽量的淡水。1 ppb 等于1微克每升(mg/L)，1 ppm 等于1000 ppb。

　　ppm(1/1,000,000)

　　ppm是表示水中某種物質或離子濃度的單位，下列轉換關系適用于比重為1的低含鹽量的淡水。 1 ppm 等于1毫克每升(mg/L);1打蘭每加侖等于17.1 ppm;1磅每1,000加侖等于120 ppm;百分之一的溶液等于10,000 ppm;1 ppm 等于1000 ppb。

　　ppm(以CaCO3計)

　　ppm(以碳酸鈣計)是表示水中的物質或離子當量濃度的單位。以碳酸鈣計的離子ppm濃度。在離子交換工藝中經常使用，用以計算陰陽樹脂的離子載荷，水質分析時判斷水中正負離子總量是否平衡。由于自然界中正負離子間的平衡是以其化合價與剩余電子計算，而不是以各自的重量計算，因此在水質分析時應采用當量來衡量正負離子的電中性水平。用碳酸鈣做標準僅僅由于其分子量為100，其化學價為2，其克當量重為50。將以mg/L為單位的離子濃度值變為以碳酸鈣計的ppm濃度值的方法如下：以某離子mg/L濃度值乘以碳酸鈣離子克重與某離子克重值比。

　　例如，以碳酸鈣計的100 ppm鈉與以碳酸鈣計的100 ppm氯是平衡的。因為每一個鈉離子均對應著一個氯離子。但此時的鈉為47 mg/L(鈉的克當量重為23)，氯為71 mg/L(氯的克當量重為35.5)，且氯化鈉溶液的TDS值為118 mg/L。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的反渗透设备：影响反渗透系统的各种离子因素的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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