海水淡化技术在淡水资源日益短缺的今天有着广泛的发展前景，现今海水淡化的两大主要方法为膜法及热法。热法主要包括传统的海水淡化方法，包括低温多效蒸馏、多级闪蒸等，热法耗能较高且系统较为复杂，成本较高；而膜法高效节能，产水稳定，大大降低了成本，逐渐发展为主要的海水淡化技术。现阶段，海水淡化主要采用的为高聚物有机膜材料，在使用中受到环境、水质的影响，易发生老化；同时，长期的高压环境下高聚物链段易发生变化，使透过量大大降低；另外，水中的微生物等也会对高聚物结构产生破坏。因此，结构性能良好的无机膜在海水过滤领域有着较高的应用前景。采用无机陶瓷膜对浓海水进行过滤时，管路流速与压力对过滤效果有着不同的影响，实验采用了两者过滤方法（出水端真空减压过滤与进水端加压过滤），考察了管路水压、流速与pH值对过滤效率的影响。

1 实验部分

海水选择胶州湾海水，陶瓷管外径为13mm，内径为9mm，长度为250mm，孔径为1μm。

1.1 真空减压过滤和加压过滤

原水进入原水水箱，经过水泵流入过滤膜组，过滤端使用真空泵抽真空，过滤水箱及整个过滤管道置于真空环境，与原水端产生压差。其过滤方式与真空减压装置类似，只是撤除了过滤端的真空装置，在浓水出水端增加阀门，通过调节出水流量调节管路内水压。

1.2 实验设计操作

首先对陶瓷管进行处理。分别使用1mol/L的盐酸和NaOH超声清洗1h。以洗去陶瓷管表面和内部的杂质。用超纯水浸泡并透水30min，充分清洗陶瓷管内部的污染物。利用单因素变量法进行水通量衰减实验，测定不同过滤装置下流量、pH、水压对水通量的影响。水通量计算公式：J（L/㎡·h）=V/（S·t）。其中，V为过滤水体积，S为膜有效面积，t为过滤时间。

2 结果与讨论

2.1 真空减压过滤

2.1.1 流量对水通量的影响

海水温度为25℃，真空减压（0.1MPa）的情况下。在流量为0L/h～800L/h的范围内，对产水水量进行检测。当流量为0L/h～600L/h时，水通量随流量增大而增大，当流量到达800L/h时，水通量反而下降。这是由于过高的流量同时增大了对陶瓷管表面的冲刷力和过滤力，剪切力会带走污染物，而较小的颗粒则会在较大的过滤力的作用下迅速沉积，使得通量下降较快。而在流量为0m/s的过滤中，由于污染物会全部沉淀在陶瓷管表面，迅速形成一层较厚的污染层，污染层阻力迅速增加，水通量在一段时间内急速下降。而在过后的一段时间内，由于水通量的不断降低，表面的污染层厚度增加逐渐缓慢，导致下降速率不断平缓。

2.1.2 pH值对水通量的影响

在25℃下以600L/h的流量进行内压式过滤，测定不同pH值下的通量衰减。在pH值4～8范围内，pH值越高，水通量衰减至平稳所用时间越短，同时，水通量衰减到的平稳值越低。这是因为过高的pH值会使水中的多价阳离子结合OH^-形成固体小微粒悬浮在水中，而不易通过陶瓷馆造成堵塞。较低的pH值会软化水中各类悬浮杂质等，使其更容易透过陶瓷馆。值得注意的是，当pH值降低为4时，与pH值为5时的水通量稳定时间基本相同，这说明优化的pH值可选为4。稳定后，遇量值约为40.5（L/㎡·h）。

2.2 加压过滤

采用内压式、将过滤后浓水排放的模式进行过滤。水温为25℃，通过调节进水流量及出水流量，调节管路水压，流量范围为0L/h～800L/h。

2.2.1 流量对水通量的影响

在不同压力下，不同进水流量下水通量的变化趋势并无明显差异，均为在一定时间（30min）内水通量迅速减小，随后趋于平缓。在较高压力下，中等流量时，起始水通量较大，较大流量次之，较小流量小；随着压力的减小，中等流量和较高流量下的起始水通量数值差距减小；在压力较小的情况下，较大流量的水通量大，中等流量次之，较小流量小。

2.2.2 压力对水通量的影响

在不同流量下，不同进水压力下水通量的变化趋势并无明显差异，均为在一定时间（30min）内水通量迅速减小，随后趋于平缓。较高的压力有着较高的起始水通量，但在流量较小时，中等压力的起始水通量更高。

2.3 酸洗对水通量的影响

将使用后的陶瓷管放入0.1mol/L的盐酸中浸泡不同天数，然后超纯水超声洗涤，探索不同浸泡时间对水通量的影响。不同时间的酸洗对污染后的陶瓷管通量的提升无明显作用。

3 结论

通过采用真空减压和加压两种方法，探究了压力、水通量对过滤效率的影响。通过实验对比发现，在压差为0.1MPa的真空减压装置中，优化的pH值为4，流量为600L/h。在加压过滤装置中，中等流量与中等水压有着更好的渗透效率，且0.1mol/L的盐酸对污堵的陶瓷管洗涤作用不明显。