常见溶质概述
作者：成都洪拓来源：成都洪拓发布时间：2012-11-13
钠离子 (Na+)
钠是单价阳离子，钠盐的溶解度很高，不会在RO 系统中造成结垢。海水中钠是主要的阳离子。作为阳离子的钠，在RO 给水分析中自动与其它阴离子相平衡。饮食中钠的摄取浓度范围是从低钠的2000 mg/l到平均的3500 mg/l。美国EPA 已设立了饮用水水质标准（DWEL），规定饮用水中钠为20mg/l。每天饮用2升100 mg/l 钠含量的饮用水只有200 mg 钠。每加仑10 打兰（171.2 mg/l）硬度的相对硬水经软化后只含钠79 mg/l。
钾离子 (K+)
钾是单价正离子，在水中钾的含量较钠低得多，且有很高的溶解度，不会造成RO 结垢。
镁离子 (Mg2+)
镁是二价阳离子。镁在苦咸水硬度中约占三分之一，但在海水中可比钙的含量高出五倍。镁盐的溶解度较高，在RO 系统中通常不会造成结垢问题。
钙离子 (Ca2+)
钙是二价阳离子，钙于镁同为苦咸水中硬度的组成部分。在使用阻垢剂时，硫酸钙（CaSO4）（石膏）的溶解度可达230%。碳酸钙的溶解度LSI（朗格里尔指数）值可达+1.8～+2.5。
锶离子 (Sr2+)
锶是二价阳离子。硫酸锶的溶解度很低，可能在RO 系统的后端造成沉淀。当硫酸根浓度增加或温度降低时，硫酸锶的溶解度将降低。通常，铅矿附近的井水中含有小于15PPm 浓度的锶。硫酸锶的饱和浓度为100%，而使用阻垢剂时，饱和浓度可达800%。
钡离子 (Ba2+)
钡是二价阳离子。硫酸钡（BaSO4）的溶解度很低，能够在RO 系统的浓水出口侧造成沉淀。温度降低与硫酸盐浓度增高均使硫酸钡的溶解度进一步下降。钡一般出现在井水中，浓度一般小于0.05～0.2 PPm。钡的检测必须在精度为0.01PPm（10 PPb）水平的仪器上进行。饱和度为100%，使用阻垢剂时可达6000%。
锰离子 (Mn2+)
锰是井水与地表水中的污染物，其含量可达3PPm。如铁一样，地表水的有机物中存在锰。在无氧气的水中锰呈溶解状态，氧化后呈不溶的黑色二氧化锰沉淀。暴露于空气中的反渗透给水中锰的警戒水平是0.05PPm。由于会产生黑锈，在饮用水标准中规定了锰含量限值为0.05PPm。用于控制铁污染的分散剂也可以用于控制锰污染。
铁离子 (Fe2+)
铁是以两种形式存在的污染物。溶于水的形式为二价铁。不暴露于空气的井水中，二价铁类似于钙、镁，可通过软水器去除，或在RO 原水中加入分散剂以控制RO 系统尾部的沉淀。不溶于水的形式为三价铁。膜生产商建议RO 给水中的全部铁含量低于0.05PPm。如果全部的铁均为可溶的二价状态且pH 值低于7.0，可以允许0.5PPm 含铁浓度（尽管此时建议使用分散剂）。空气与可溶二价铁的接触可将其氧化为不溶的三价铁。井水之中一般存在可溶的铁，当井水被置于容器或水泵密封不严时，即可使二价铁变为的不溶的三价铁。可溶铁可以用分散剂处理，或用铁过滤器、软水器、软化法加以去除。而不溶的三价铁氧化物或以胶体形式存在的氢氧化铁，将污染RO 系统的前端。不溶铁的来源是暴露于空气中的井水、地表水、无衬里管路与容器的铁锈。不溶铁的去除可采用铁过滤器、石灰软化法、软化器（部分去除）、超滤器（部分去除）及在给水中加有聚电解质的多介质过滤器（部分去除）。在锰砂过滤器中使用高锰酸钾须十分注意，因该氧化剂可损伤任何聚酰胺膜。使用阳离子聚电解质同样需要注意，它能够永久污染带负电荷的聚酰胺膜。建议RO 系统、预处理系统及RO 的供水配水系统中的容器或管道使用耐腐蚀材料（如：FRP、PVC 或不锈钢）。作为污染物的铁含量的增加，会造成给水压力及淡水TDS 增加。有时铁还会造成生物污染问题，因为它会成为食铁还原菌的食品。食铁还原菌能够生成粘性的生物膜，造成RO 给水通道的阻塞。
铝离子 (Al3+)
由于铝的可溶性很差，在井水或地表水中不会有很高的浓度。在RO 给水中的铝是以胶体形式而不是以离子形式出现，它是市政给水系统或现场处理时澄清池、石灰软化器产生的明矾残留物造成的。明矾（硫酸铝）是常用的絮凝剂，对地表水中带负电荷的胶体（淤泥与黏土）起吸附与沉淀作用。明矾溶入水中变成三价铝与硫酸根。铝离子的水合物与水发生反映形成大量的氢氧化铝水合物，进行聚合并开始吸引水中的负电荷胶体，并会发生铝质胶体在系统中的污堵。因此，在RO 给水中0.1- 1.0PPm 的铝已达到报警水平。由于铝是中性的，性质较为复杂，在低pH 值条件下，铝以带正电荷的三价阳离子或氢氧化铝形式存在；在高pH 值条件下，铝以带负电荷的阴离子复合物形式出现。铝合物最小溶解度的范围内，pH 值为5.5- 7.5。
铵离子 (NH4+)
铵为单价阳离子，铵盐极易溶解不会造成RO 系统的结垢问题。铵离子是溶于高pH 值水中的氨气（NH3）形成的，高pH 值水中氨的离解生成了铵离子与氢氧离子；低pH 值水中氨为气态，象二氧化碳一样，不会被RO 系统脱除。井水中一般不存在铵离子，泥土中细菌的作用已使铵转化为暂态的亚硝酸盐（NO2）进而氧化成常见的硝酸盐离子。铵离子以不超过1PPm 的低浓度存在于地表水中，是破坏有机氮化合物与生物活动的结果。施氨肥农田、畜牧场与发酵场所的排水可以造成地表水的铵污染。由于生物活动与大量有机氮的作用，铵离子在市政污水中可达20PPm，另外一个铵污染源是氨气与氯气生成的氯氨杀虫剂。
碳酸氢根离子 (HCO3-)
碳酸氢根是单价阴离子。碳酸氢钙的溶解度很低，能够在RO 系统的浓水出口侧形成沉淀。碳酸氢钙的溶解度测量单位，对苦咸水应该用LSI（朗格里尔饱和指数），对海水应该用史蒂夫戴维斯指数。温度升高与pH 值增加均使碳酸氢钙的溶解度进一步下降。碳酸氢根是碱性物，pH 值在4.4-8.2 之间时它与二氧化碳相平衡，pH 值在8.2-9.6 之间时它于碳酸盐相平衡。
碳酸根离子 (CO32-)
碳酸根是二价阴离子，碳酸钙的溶解度很低，可在RO 系统尾侧结垢。其溶解度对苦咸水用LSI（朗格里尔饱和指数），对海水用SDSI（史蒂夫戴维斯指数）表示。温度上升或pH 值增高均使其溶解度下降。碳酸根是碱性成分，pH 值在8.2-9.6 之间时，其浓度与碳酸氢根平衡。PH 值大于9.6 时，不存在二氧化碳与碳酸氢根，全部碱性物均为碳酸根。
硝酸根离子 (NO3-)
硝酸根是单价负离子，硝酸盐具有高溶解度，不会造成RO 系统结垢问题。硝酸根与氨气、铵均为氮基离子，它是自然界中氮循环中的一个环节。RO 原水中的氮源自动植物分解、发酵、畜牧及施氮肥农田等排出的水。井水中不存在氨与铵，他们已经被土壤中的细菌转化为亚硝酸盐，进而氧化为更加常见的硝酸根离子。在水质分析中，通常将硝酸根含量表示为氮的PPm 值，而不是RO 系统所关注的硝酸根的PPm 值。欲将前者转化为后者，需将氮的PPm 值乘以4.43。美国EPA 已公布了饮用水中硝酸根含量极限为：氮的4.43PPm 即硝酸根的44.3PPm。当硝酸根占据了氧在血红蛋白中的位置时是十分有害的，含氧量的下降将
导致Blue-Baby 综合症，因此孕妇与婴儿受硝酸根的作用是更加危险的。
氯离子 (Cl-)
氯根为单价阴离子。氯盐的溶解度很高，在RO 系统中不会造成结垢。在海水中氯的比重很大。在RO给水分析中氯根被用来自动平衡水中正离子浓度。从味觉方面考虑，美国EPA 与WHO 标准中指出，饮水中氯根高限为250PPm。
氟离子 (F-)
氟为单价负离子，一般它在井水中的含量较低。为了防止牙病，在市政自来水中需加入氟离子并保持其残留量达2.5PPm，因此氟离子在RO 给水中是常见离子。在饮用水中氟含量高于5PPm 即可造成牙斑与骨脆。RO 系统中氟的去除率决定于给水的pH 值。pH 值显碱性时，由于氟以盐的形式存在，用聚酰胺膜脱除氟可达99%以上；pH 值显酸性时，由于氟以酸的形式存在，氟的脱除率可降至50%。
硼 (B-)
硼一般存在于海水中，其含量可达5PPm，内陆咸水湖中含量更低。硼不是污染源，但由于在某些使用环境中会造成不利影响，因此在电子工业中必须去除。硼的化学性质类似于硅，pH 值高于10 状态下，它以单价硼酸根阴离子形式存在，pH 值低于10 状态下，它以非离子化的硼酸B(OH)3 形式存在，硼酸盐的去除率与pH 值有关，pH 值高时，去除率也高。
二氧化硅 (SiO2)
硅在某种情况下是一个阴离子。它的化学性质很复杂，甚至是不可预测的。TOC（以碳计）表示有机物总量而未指明有机物的构成，同样，硅浓度仅表示了硅的总浓度（以碳计），但没有指明硅的各种构成的浓度。水中的硅总量中包括活性硅与惰性硅。活性硅是可溶硅，它被弱电离且未聚合成长链。活性硅是RO 与离子交换工艺中希望的形式，也是Rodesign 软件所使用的二氧化硅的形式。虽然活性二氧化硅有阴离子特性，但在水质分析中它未以阴离子方式计入阴阳离子平衡，却以盐的形式计入TDS。惰性硅是聚合硅，或胶体硅，就其性质而言与其说是个离解离子毋宁说是个溶解固体。胶体形式的硅可以被RO 系统去除，但可能在RO 前端造成胶体污染。胶体硅的直径可小到0.008 微米，但只有大于或等于0.45 微米的部分才能用SDI 来测量。粘土、淤泥、沙石等微粒状的硅混合物一般有1 微米或更大的直径，可用SDI 值测量。以二氧化硅做基本粒子的聚合硅在自然界以水晶或玛瑙形式存在，它也是活性硅超饱和的结果。在使用硅分散剂条件下，活性硅的溶解度限值为200-300%。温度的升高、pH 值在7.0 以下或7.8 以上均会使硅的溶解度上升，对硅聚合起催化作用的铁离子存在时，活性硅溶解度下降。在RO 系统中，硅的脱除率与原水pH 值密切相关，随pH 值的增加，该脱除率也增加，这是因为活性硅更多的是以盐的形式存在，而不是酸的形式。
二氧化碳 (CO2)
二氧化碳为气体，当溶于水时与水反应生成弱碳酸（H2CO3）。如纯水中二氧化碳处于饱和状态，其浓度约为1600PPm，pH 值约为4.0。自然界水体中二氧化碳的来源是基于pH 值的碳酸氢根平衡。水体中的二氧化碳浓度间接的决定于pH 值与碳酸氢根浓度的对应关系。二氧化碳与碳酸氢根离子在pH 值的4.4-8.2区间保持平衡。pH 值为4.4 时碱性物均为二氧化碳，pH 值为8.2 时碱性物均为碳酸氢根。【Rodesign】程序运用碳酸氢根浓度与pH 值计算水中二氧化碳浓度。由于二氧化碳为气体，RO 膜对其不具有脱除或浓缩作用，其浓度在给水、淡水与浓水中相同。在给水中加酸将碳酸氢根化为二氧化碳，故而pH 值下降。
硫化氢 (H2S)
硫化氢呈气态，使给水中有臭蛋气味。其0.1PPm 浓度是异味的临界值，在3-5PPm 浓度时，具有强烈的异味。硫化氢易于被空气、氯及高锰酸钾等氧化剂氧化成硫。硫的作用类似于胶体污染，用传统的介质过滤器不能去除。在系统设计中，建议将硫化氢保留为气态，使其穿过RO 系统进入淡水，再对淡水进行处理并去除。