一、硅酸鹽結(jié)垢概述
硅酸化合物也是天然水中的一種主要雜質(zhì)，往往是由于水和含有硅酸鹽和鋁硅酸鹽的巖石相接觸后溶解在水中，一般地下水的硅酸化合物含量比地面水含量多，常規(guī)的水源中SiO2的含量<50mg/L。
在工業(yè)廢水回用項(xiàng)目中（特別是煤化工廢水回用系統(tǒng)）由于廢水中的SiO2含量一般較高，造成反滲透系統(tǒng)易發(fā)生硅酸鹽結(jié)垢，從而嚴(yán)重影響了反滲透系統(tǒng)的使用壽命及系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
在國內(nèi)目前熱門的零排放領(lǐng)域，由于SiO2的難以去除性，硅酸鹽結(jié)垢是目前最難解決的難題之一。
二、硅酸鹽結(jié)垢機(jī)理
RO系統(tǒng)中對于SiO2的含量較為敏感，原因是由于SiO2在飽和的狀態(tài)下能聚合為非常難溶解的膠體硅沉積于膜表面且難以清洗。SiO2在RO濃水段的濃度允許值取決于SiO2的溶度積，同時(shí)受水溫和pH影響很大。SiO2的溶解度與水溫成正比，如25℃時(shí)溶解度為100mg/L，40℃時(shí)為160mg/L。
SiO2的溶解度與pH的關(guān)系：
pH=7～8時(shí)SiO2呈溶解態(tài)硅酸，水中同時(shí)有H2SiO3和HSiO3-；當(dāng)pH較低時(shí)，它呈游離酸的溶液，或鈣鎂硅酸鹽膠溶狀態(tài)存在；當(dāng)pH較高時(shí)，如水中有鈣鎂離子則呈鈣鎂硅酸鹽的膠溶狀態(tài)。
三、硅酸鹽結(jié)垢特征及危害性
碳酸鈣的莫氏硬度（金剛石為10）為3，氟化鈣的莫氏硬度為4，硅酸鹽的莫氏硬度與含水量有關(guān)，為4.5～7.5，硅酸鹽水垢是眾多類型水垢中最為堅(jiān)硬的。
反滲透系統(tǒng)一旦發(fā)生硅酸鹽結(jié)垢，會出現(xiàn)脫鹽率快速下降，產(chǎn)水量快速下降，化學(xué)清洗后系統(tǒng)脫鹽率大幅下降。
嚴(yán)重結(jié)垢時(shí)會出現(xiàn)壓差快速上升，甚至發(fā)生濃水格網(wǎng)沖出現(xiàn)象。嚴(yán)重結(jié)垢的膜片在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)膜表面出現(xiàn)細(xì)小劃痕參見圖1，膜片出現(xiàn)不可逆的物理劃傷。硅酸鹽結(jié)垢的電鏡照片參見圖2。

圖1：電子顯微鏡下膜片圖像

圖2：電子顯微鏡下污染物圖像

四、進(jìn)水中SiO2及其他離子濃度要求
反滲透進(jìn)水中SiO2濃度根據(jù)濃水側(cè)最大溶解度和濃縮倍數(shù)決定，一般為20ppm。前提條件：水中含氧量（DO）<0.5mg/L、pH<6時(shí)，鐵離子、鋁離子<0.05mg/L，因?yàn)殍F、鋁離子含量對硅酸鹽結(jié)垢影響較大。
五、鐵、鋁等對硅酸鹽結(jié)垢的影響
硅結(jié)垢的發(fā)生大多數(shù)為水中存在鋁或鐵。鐵和鋁會與硅發(fā)生反應(yīng)，形成難溶金屬硅酸鹽（硅酸鋁和硅酸鐵），而且所形成的金屬硅酸鹽會改變SiO2溶解度，從而進(jìn)一步快速污堵膜元件。
即使水中的硅濃度較低（10ppm），50ppb濃度的鋁，也會引起系統(tǒng)性能的下降。如果存在硅的話，應(yīng)保證水中沒有鋁或鐵，并且推薦使用1μm的保安濾器濾芯，同時(shí)采取預(yù)防性的酸性清洗措施。
六、硅酸鹽結(jié)垢的清洗
常規(guī)的化學(xué)清洗對硅酸鹽垢基本無效，而氫氟酸可以有效地清洗硅酸鹽結(jié)垢，即使在低溫、低濃度下，氫氟酸對硅酸鹽垢也有較好的溶解力。
可采用0.1%的HF+0.4%HCI混合進(jìn)行化學(xué)清洗，或采用0.1%NaF+0.4%HCI。
注意：
（1）清洗液濃度須根據(jù)實(shí)際污堵情況進(jìn)行調(diào)整，建議進(jìn)行試驗(yàn)性清洗后確定適宜清洗濃度；
（2）氫氟酸具有極強(qiáng)的腐蝕性，吸入蒸汽或接觸皮膚會造成難以治愈的灼傷?？山?jīng)皮膚吸收而引起嚴(yán)重中毒，因此化學(xué)清洗時(shí)必須做好防護(hù)措施且須專業(yè)人員進(jìn)行操作。
七、硅酸鹽結(jié)垢的預(yù)防
（1）控制進(jìn)水SiO2濃度及控制反滲透系統(tǒng)的回收率，使?jié)馑械腟iO2濃度降低，避免超過溶度積，是防止SiO2結(jié)垢的主要方法；
（2）采用增加或加強(qiáng)預(yù)處理工藝，如用石灰軟化，可降低給水中50%的SiO2，或是進(jìn)行石灰－純堿軟化預(yù)處理時(shí)添加氧化鎂或鋁酸鈉以減少進(jìn)水中的SiO2濃度；
（3）適當(dāng)提高水溫（不得超過40℃），有助于提高SiO2的溶解度，減緩硅酸鹽結(jié)垢；
（4）適當(dāng)提高進(jìn)水的pH有助于提高SiO2的溶解度，減緩硅酸鹽結(jié)垢；
（5）預(yù)處理投加對硅結(jié)垢有針對性的阻垢分散劑，不同阻垢分散劑的濃水側(cè)允許最大SiO2濃度不同；
（6）可使用強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂吸附或采用切割分子量小于10000的超濾膜去除膠體硅。