HG/T 5166-2017.Standard test method for performance of scale inhibitors for reverse osmosis.
1范围
HG/T 5166规定了关于反滲透阻垢剂性能的动态模拟试验装置的技术要求和试验方法。
HG/T 5166适用于反渗透阻垢剂性能的评定，阻垢剂配方筛选、投药量确定等也可参照使用。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 12149工业循环冷却水和锅炉用水中硅的测定
GB/T 15452工业循环冷却水中钙、镁离子的测定EDTA 滴定法
GB/T 15453工业循环冷却水和锅炉用水中氯离子的测定
GB/T 19249反渗透水处理设备
GB/T 23954反渗透系统膜元件清洗技术规范.
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
反渗透 reverse osmosis
在膜的原水溶液--侧施加比溶液渗透压高的外界压力，只允许溶液中水和某些组分选择性透过，其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程。
3.2
反渗透膜 reverse osmosis membrane
用特定的高分子材料制成的具有选择性半透性能的薄膜。它能够在外加压力作用下使水溶液中的
水和某些组分选择性透过，从而达到纯化、浓缩或分离的目的。
3.3
反渗透膜元件 reverse osmosis membrane element
用符合标准要求的反渗透膜构成的基本使用单元。

ICS13.060.5071.040.40
备案号：6048360484—2018
中华人民共和国化工行业标准
HG/T51665167--2017
反渗透阻垢剂阻垢性能评价和
循环冷却水中羧酸盐及磺酸盐类聚合物含量的测定方法
(2017)
2017-11-07发布
2018-04-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布HG/T5166—2017
HG/T5167--2017
反渗透阻垢剂阻垢性能评价方法录
循环冷却水中羧酸盐及磺酸盐类聚合物含量的测定方法中中EeRE中.容c生您
ICS71.040.40
备案号：60483—2018
中华人民共和国化工行业标准
HG/T5166-2017
反渗透阻垢剂阻垢性能评价方法Standard test method for performance of scale inhibitors for reverse osmosis2017-11-07发布bzxz.net
2018-04-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由中国石油和化学工业联合会提出。HG/T5166—2017
本标准由全国化学标准化技术委员会水处理剂分技术委员会（SAC/TC63/SC5）归口。本标准起草单位：同济大学、上海龙灯环保科技有限公司、江苏省特种设备安全监督检验研究院常州分院、河南清水源科技股份有限公司、山东玉江源环保科技有限公司、中海油天津化工研究设计院有限公司、天津正达科技有限责任公司等。本标准主要起草人：玉声、耿鑫、吴循真、姚志娟、胡景华、王艺林、黄利杰、李琳。(3)
1范围
反渗透阻垢剂阻垢性能评价方法HG/T5166—2017
本标准规定了关于反渗透阻垢剂性能的动态模拟试验装置的技术要求和试验方法。本标准适用于反渗透阻垢剂性能的评定，阻垢剂配方筛选、投药量确定等也可参照使用。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T12149工业循环冷却水和锅炉用水中硅的测定GB/T15452工业循环冷却水中钙、镁离子的测定EDTA滴定法GB/T15453工业循环冷却水和锅炉用水中氯离子的测定9反渗透水处理设备
GB/T19249
GB/T23954反渗透系统膜元件清洗技术规范。3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
反渗透
reverseosmosis
在膜的原水溶液一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，只允许溶液中水和某些组分选择性透过，其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程。3.2
reverseosmosismembrane
反渗透膜
用特定的高分子材料制成的具有选择性半透性能的薄膜。它能够在外加压力作用下使水溶液中的水和某些组分选择性透过，从而达到纯化、浓缩或分离的目的。3.3
reverse osmosis membrane element反渗透膜元件
用符合标准要求的反渗透膜构成的基本使用单元。3.4
reverse osmosis membrane module反渗透膜组件
按一定技术要求将反渗透膜元件与外壳等其他部件组装在一起的组合构件。3.5
给水feedwater
向反渗透膜组件供给的符合其要求的水。(5)
HG/T5166—2017
脱盐率desalinationrate
反渗透膜除盐效率。
产水或渗透水permeat
经反渗透膜处理后所得的含盐量较低的水或透过反渗透膜的水。3.8
concentrate or retentate
浓水或保留液
经反渗透膜处理后剩余的盐量被浓缩或保留的溶液。3.9
保安过滤器cartridgefilter
过滤精度小于或等于5μm的微孔过滤器，设置在反渗透组件前，以保护反渗透膜性能。3.10
反渗透阻垢剂scaleinhibitorforreverseosmosis用于防止反渗透膜浓水侧结垢和（或）污堵的化学药剂。3.11
结垢离子scalingion
经过反渗透浓缩容易形成结垢物质的离子。3.12
全循环模式totallyrecyclemode膜组件的浓水和产水全部回流至循环水箱的运行方式。3.13
循环周期recycleperiod
在全循环模式运行条件下，膜元件的浓水和产水全部回流至循环水箱，并稳定运行一定的时间，称为循环周期。循环周期依次分为第1、2、3、、i循环周期。3.14
逐级浓缩的周期性全循环模式totallyrecyclemodewithperiodicstepbystepconcentrate在第1循环周期中，膜元件的浓水和产水全部回流至循环水箱，浓水量与产水量之和为膜元件的初始给水量。稳定运行1h后，若无结垢现象且产水恒定，在线排走部分产水，浓水不排，全部进人循环水箱，进人下一循环周期。在第2循环周期内，膜单元的浓水和产水全部回流至循环水箱，此时浓水量与产水量之和为本循环膜元件给水量，但小于膜元件的初始给水量。稳定运行1h后，若无结垢现象且产水恒定，在线排走部分产水，浓水不排，全部进人循环水箱，进入下一循环周期。以此类推，依次进人下一循环周期，直至出现结垢，结束运行。随着循环周期的依次进行，反渗透膜元件给水量相对于初始给水量而言逐级浓缩，因此称为逐级浓缩的周期性全循环模式。
回收率recovery
HG/T5166—2017
反渗透装置对给水的利用效率，即反渗透膜产水量占反渗透膜给水量的百分比。本标准中，回收率分为固有回收率和表观回收率。3.16
固有回收率inherentrecovery
第循环周期内反渗透膜元件对该循环周期内给水的利用效率，即第i循环周期内的产水量占给水量的百分比。固有回收率为定值。3.17
表观回收率apparentrecovery
第；循环周期内反渗透膜元件对初始给水的利用效率。表观回收率随着逐级浓缩的周期性全循环试验的进行，其值逐渐提高。
浓缩因子concentrationfactor
经周期性逐渐浓缩的给水中某特定组分与初始给水中该组分的浓度的比值，分为体积浓缩因子、盐分浓缩因子、氯离子浓缩因子、钙离子浓缩因子，分别表示如下：K，一体积浓缩因子，即第i循环周期，反渗透初始供水体积从V。缩小到V!造成的浓缩；K——盐分浓缩因子，因体积浓缩造成给水中盐分的浓缩；K-——氯离子浓缩因子，因体积浓缩造成给水中氯离子的浓缩；kca
钙离子浓缩因子，因体积浓缩造成给水中钙离子的浓缩。4原理
采用周期性逐级浓缩的全循环模式模拟反渗透装置的实际运行。首先运行第1循环周期，膜元件的固有回收率（）与表观回收率（Y）相等，测量水中的结垢离子（如Ca2+、Ba2+等）浓度，判定膜面上结垢情况。运行1h后，若无结垢现象且产水恒定，则可排走部分产水，进人下一循环周期。在第2循环周期，膜元件给水量小于膜元件的初始给水量，膜元件的固有回收率仍为y，对于初始给水而言表观回收率（Y）提高，即Y，Y1。测量结垢离子浓度，判断在表观回收率Y下的结垢情况。运行1h后，若无结垢现象且产水恒定，则可排走部分产水，进人下一循环周期。通过依次实施逐级浓缩的周期性全循环促使装置的体积浓缩因子（K，）和表观回收率（Y，）逐渐增大，膜浓水侧的结垢趋势增大，直至浓水侧出现结垢不同的阻垢剂最大回收率不同，因此可判断阻垢剂的阻垢性能优劣。5模拟反渗透试验装置
5.1装置组成
模拟反渗透试验装置见图1，主要包括循环水箱（内设换热器）、低压给水泵（升压泵）、微孔过滤器、反渗透高压泵、反渗透膜组件、各类阀体、仪表仪器、管道与控制系统等。反渗透膜组件、(7)
HG/T5166—2017
泵、各种管道、仪表等设备构件，应符合GB/T19249的要求。产水
取样阀取样阀
阻垢剂加药
飞循环水箱
一换热器
截止间
排污阀
给水取样阀
低压给水泵
微孔过滤器
转子流量计一
反渗透
膜组件
文浓水
全调节阀
厂反渗透进水调节阀
反渗透高压泵
注：?一压力表：@一低压控制器：一高压控制器：一高温控制器：一温度表。图1模拟反渗透试验装置
5.2循环水箱
5.2.1用于初次配水、反渗透膜组件给水、反渗透产水及浓水回流调节等供水设施，容积不小于250L，材质为不锈钢或聚丙烯、玻璃钢、钢衬橡胶等。5.2.2内部设置换热器，维持水温在30℃土1℃。5.2.3配置相应的管道，包括补水管、产水管、浓水管、冲洗管、排污管、取样管。5.2.4配置相应的仪器仪表，包括液位指示器、温度指示器、电导率仪等。5.2.5产水、浓水等回流管应延伸到箱内有效液面以下，而且避免设置在泵吸人口周围，以防止水流扶带气泡进人泵体。
5.2.6设置安全固定的操作平台，以方便试验操作与观察。5.3微孔过滤器
微孔过滤器即保安过滤器，应与反渗透装置运行能力匹配。5.3.1
5.3.2微孔过滤器本体材质为不锈钢，孔径5μm，滤芯拆装方便，5.4管道及阀门
各类管道应选择合适的材料以避免腐蚀，并同时考虑耐压要求。5.4.2反渗透装置的低压管道、阀体等，一般选用PVC、U-PVC、ABS或不锈钢材质。5.4.3高压管道与阀体应选用不锈钢。若有特殊要求，选用含钼量大于6%的254SMO不锈钢。5.4.4阀体要求：反渗透高压泵出口与反渗透膜组件浓水出口均应设置流量调节阀，材质为不锈钢，压力等级与高压泵最高压力匹配。5.4.5浓水调节阀为手动节流阀，如针型阀。在阀体容易造成结垢堵塞的情况下可以采用高压盘管替代节流阀，盘管长度由流量和盘管压力降确定。4
（8）
5.4.6调节阀必须设置最小流量通过的防范措施，以避免装置处于堵塞高压状态，5.5反渗透单元
HG/T5166—2017
5.5.1反渗透组件包括膜元件、压力容器、阀体、工艺管道（进水、浓水与产水的排放管，排气管！取样管等）。
5.5.2保护措施：防止水锤冲击措施，膜元件渗透水侧压力不得高于浓缩水侧压力35kPa（5psi）以及停机冲洗与保护、保存程序等。5.6控制系统
5.6.1运行操作以手动控制为主。5.6.2反渗透高压泵前后分别设置低压保护开关、高压保护开关，自动控制高压泵运行，5.6.3浓水管与产水管宜设置流量控制器，以控制反渗透装置运行。5.6.4
温度指示控制器，最高温度设定在45℃。5.6.5电气控制，包括电流、电压等极限控制，应符合现行相关规范标准。5.7仪器仪表
5.7.1反渗透装置配备的仪器，仪表的量程和精度应满足设备性能的需要。5.7.2压力表：见图1的压力表接口位置，同时设置压差指示器。使用压力缓冲器以防止脉动损害，及时校准所有压力表。
5.7.3温度测量器：见图1的温度表位置。试验过程中可用单片机控制和处理数据。进口温度25℃～30℃，波动士2℃。
5.7.4背压：产水压力保证将产水输送到循环水箱内，但注意产水背压的产生，背压≤35kPa（5psi）。5.7.5
流量计：宜设置转子流量计，最小分值小手于控制值的土2%，安装位置便于拆卸清洗5.8组装
5.8.1设备应设计合理，外观结构紧凑，结构光滑平整、严密、不渗漏。5.8.2
设备主机架安装牢固，焊缝平整，水平及垂直方向公差应符合标准规范的要求。管道安装平直，布置合理，符合工艺要求。5.8.3
各种管道、仪器仪表的接缝紧密不渗漏。5.8.4
6反渗透模拟试验
6.1试验前的准备
6.1.1确定模拟试验装置上各种设备、管道、阀体、仪器仪表、控制系统等处于正常状态。6.1.2按下列要求进行反渗透膜的清洗。6.1.2.1首次开机前的清洗
HG/T5166—2017
一用自来水置换反渗透膜的保护液，并冲洗干净；一化学清洗：按GB/T23954的规定进行碱洗、酸洗。6.1.2.2每次试验前，均应对反渗透装置进行冲洗，并确定是否有必要实施化学清洗6.1.3标定反渗透膜性能指标：
一根据反渗透膜产品的说明，配制氯化钠标准液，实施膜标准化测试，记录膜性能参数；一一膜性能参数包括操作压力与压差、脱盐率、回收率、进水量、产水量、浓水量、水温等，这些参数应作为膜元件的初始性能指标。6.2试验用水
采集现场反渗透给水，用水量根据实际确定，但不宜少于1.0t，水质应符合反渗透膜与测试要求。
6.3试验步骤
6.3.1空试验
6.3.1.1循环水箱充水：向循环水箱内加注试验用水至设定水位线。6.3.1.2开启低压给水泵前后阀门与浓水流量控制阀（常开状态），开启反渗透高压泵出水流量调节阀至1%～5%的开启度，然后启动低压给水泵，待浓水有少量回流时启动反渗透高压泵。6.3.1.3调节反渗透高压泵出水流量调节阀与浓水流量控制阀，使反渗透膜操作压力、进水量、产水量、回收率等指标达到50%左右的膜元件规定值。6.3.1.4检查并调整循环水箱的换热器，确保整体水体温度为30℃土1℃。6.3.1.5待运行指标稳定后，打开低压保护开关。6.3.1.6根据反渗透给水情况，按6.3.1.3的项目内容调整运行指标，但进水量、回收率、操作压力与压差不要超过膜元件的规定值。6.3.1.7按照全循环模式运行第1循环周期，浓水及产水全部回流至循环水箱，循环运行1h。此时膜元件的固有回收率为y，表观回收率为Yi，第1循环周期中Y,=y。6.3.1.8测量并参照附录A的内容记录运行参数：微孔过滤器进出口压力及浓水、产水压力；产水及浓水流量；产水温度，给水循环水箱、产水、浓水的电导率。6.3.1.9运行参数数据宜采用离线与在线仪器仪表实施校核。6.3.1.10按GB/T15453的规定，测定循环水箱中的氯离子的浓度变化；按GB/T15452的规定，测定结垢离子Ca2+的浓度变化。如果反渗透给水中含有硅，按GB/T12149的规定，测定可溶性二氧化硅的浓度变化。如果反渗透给水中含有Ba2+、Sr2+等结垢离子，根据条件选择相应的方法（如原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等）测定Ba2+、Sr2+的浓度变化。
6.3.1.11根据表1的评定标准，评定系统运行情况。6
测试项目
产水量
(PI-P)
产水电导
初步评定标准
结垢离子浓度与氯离子浓度比值试验前后比较[Ca+![Ca\+
(比较）
可溶性二氧化硅浓度与氯离子浓度比值试验前后比较sioio
c比较）
[CI与
情况说明
注：上标f、P、r分别表示膜元件的进水（feed）、产水（permeat）、浓水（retentate）。HG/T5166—2017
初步评价
运行良好
分析电导及压差
运行良好
膜元件损坏
结垢或污堵
运行良好
微量污堵
结垢或污堵
运行良好
结垢或污堵
运行良好
结垢或污堵
6.3.1.12若表1中的各测试项目保持不变，可以确定在该状态下反渗透膜浓水侧未发生结垢现象，然后根据测试要求实施下一级循环周期试验。6.3.1.13排走部分产水，运行第2循环周期。以全循环模式运行1h，此时膜元件的固有回收率仍为y，表观回收率为Y2。同时按6.3.1.8～6.3.1.12的要求实施，考察在该表观回收率（或该循环周期）下膜结垢情况。若没有出现结垢，再进人下一个循环周期。周期性地重复这种逐级浓缩的全循环，直至浓水侧出现结垢为止。6.3.2加药试验
按试验要求，称取一定量的阻垢剂，移至循环水箱内，搅拌至均勾或溶解，其余步骤按6.3.1的要求操作。
6.4试验结束
6.4.1每批试验结束后，应按GB/T23954的要求清洗反渗透装置。经化学清洗后，若膜性能指标恢复不到初始值，表明试验药剂对膜具有损坏性。6.4.2停用期间，按反渗透膜生产厂家的要求保存膜元件。7计算（以钙离子为例，其他结垢离子或可溶性二氧化硅同理计算）7.1表观回收率
第i循环周期相应于初始给水的表观回收率为Y：，计算过程参见附录B，按公式（1）计算：(11)
HG/T5166—2017
式中：
y—膜元件的固有回收率；
)×100%
K：—一体积浓缩因子（反渗透起始给水体积与第i循环周期内反渗透给水体积的比值）。(1)
由公式（1）可以看出，随着循环水箱中体积浓缩因子K，的提高，系统相应于起始给水的表观回收率也相应提高。
7.2CaCO,平均结垢速率
CaCO，平均结垢速率，计算过程参见附录B，按公式（2）计算：R,
式中：
V(cCa*-*k-[Ca*! .
)×10-3
R：——第i循环周期中CaCO，的平均结垢速率的数值，单位为克每平方米小时［g/（m2·h）］；V。——循环水箱初始供水体积的数值，单位为升（L)：[Ca2+-第i循环周期中膜组件供水的钙离子含量的数值，单位为毫克每升（mg/L)；K，一一体积浓缩因子（反渗透起始给水体积与第i循环周期内反渗透给水体积的比值）；(At)-
每周期的循环时间的数值，单位为小时（h）；A一一膜面积的数值，单位为平方米（m\）。8试验结果的表述
8.1浓缩因子表示法
以反渗透装置（图1）循环水箱中氯离子浓缩因子K＇及钙离子浓缩因子K2+为横坐标、体积浓缩因子K，为纵坐标，绘制KC及KCa+与K；的关系曲线，图例参见附录C。测试获得的钙离子浓缩因子KS越大，表明该药剂阻垢性能越好。8.2膜产水量表示法
以表观回收率Y，为横坐标、膜单元产水量Q’（数值以L/h计）为纵坐标，绘制QP与Y，的关系曲线，图例参见附录C。
测试获得膜单元产水量Q降低前的表观回收率Y-1越大，表明药剂阻垢性能越好。8.3CaCO3平均结垢速率表示法
以表观回收率Y为横坐标、CaCO，平均结垢速率R，［数值以g/（m2·h）计为纵坐标，绘制R，与Y，的关系曲线，图例参见附录C。测试获得CaCO，平均结垢速率R，增值前的表观回收率Y：-1越大，表明药剂阻垢性能越好。9试验报告
9.1一般性内容陈述，包括目标、试验地点与时间、装备与检测设备状况、人员组成等。8
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