与常见的碳酸钙结垢不同，硅垢一旦形成，极难通过常规化学清洗去除，往往需要昂贵的离线清洗甚至更换膜元件。预测和预防是处理硅垢的经济有效的手段。
一、硅的存在形式与结垢原理
1.活性硅vs.胶体硅：
活性硅：通常指单体硅酸（H?SiO?）及其离子形式，溶解在水中，能透过超滤膜。它是RO硅结垢的主要来源。
胶体硅：由多个硅酸分子聚合而成，呈胶体状态，带负电，通常能被超滤或预处理有效去除。它本身不溶解，但会污染膜表面，为活性硅的沉积提供晶核，加剧结垢。
2.结垢机制：在RO运行过程中，给水被不断浓缩，浓水侧的活性硅浓度不断升高。
当浓水侧的活性硅浓度超过其溶解度极限时，它会从过饱和溶液中析出，形成无定形的二氧化硅（SiO?）凝胶或硬垢，沉积在膜表面和流道中。
硅的溶解度与pH值和温度密切相关，这是预测计算的核心。
二、硅结垢的计算-饱和度
预测硅结垢的核心是计算其在RO系统浓水中的饱和度，通过硅饱和度指数（SSI）?来衡量。
步骤1：计算浓水侧的活性硅浓度
RO系统对SiO?的截留率通常在98%-99%以上，因此浓水中的浓度远高于进水。
公式：[SiO?]_conc=[SiO?]_feed*(1/(1-Y))
[SiO?]_conc：浓水侧的活性硅浓度（ppm,mg/L）
[SiO?]_feed：进水（给水）的活性硅浓度（ppm,mg/L）
Y：系统回收率（RecoveryRate），例如75%回收率，则Y=0.75
步骤2：确定硅在特定条件下的溶解度极限
硅的溶解度不是固定的，它主要随温度升高而升高，随pH值升高而先升后降（在pH约7.5-8.5时溶解度最高）。
由于溶解度与pH和温度的关系复杂，通常通过经验公式或查阅溶解度曲线图来获得。这里提供一个在中性pH附近（pH≈7）?的常用经验公式：
溶解度公式(pH≈7时)，Solubility_SiO?(ppm)=0.671*T(°C)+5.52，其中T：水温（摄氏度）
例如水温为25°C，Solubility_SiO?=0.671*25+5.52≈16.775+5.52≈122ppm
这意味着在25°C、pH≈7的条件下，SiO?的溶解度约为122ppm。如果浓水浓度超过此值，就有结垢风险。
上述公式仅适用于近中性pH。如果pH显著偏离7，需查阅溶解度曲线。在高pH下（8.5），溶解度会急剧下降，结垢风险大幅增加。典型的溶解度曲线显示，在pH=7时，25°C溶解度约120ppm；pH=9时，溶解度降至约90ppm；pH10后溶解度又迅速增加。）
步骤3：计算硅饱和度指数(SSI)
公式：SSI=[SiO?]_conc/Solubility_SiO?
SSI1.0：未饱和，无结垢风险。
SSI≈1.0：饱和临界点，需警惕。
SSI1.0：过饱和，有结垢风险。行业通常建议的保守控制限是SSI1.0，而一些在良好阻垢剂帮助下运行的系统可以短期容忍SSI至1.2，但这非常危险，不作为推荐做法。
三、影响预测的其他关键因素
上述计算是简化模型，在实际工程中还需考虑以下几点：
1.离子强度效应：水中的总溶解固体（TDS）会影响硅的溶解度。高TDS会降低硅的溶解度（盐析效应），这意味着在苦咸水或海水中，硅的实际溶解度可能低于理论值，结垢风险更高。
2.铝和铁的存在：水中的铝离子（Al3?）和铁离子（Fe3?/Fe2?）会与硅酸根反应，形成极其顽固的硅酸铝或硅酸铁垢，这种垢的形成浓度远低于纯硅垢的饱和点，需要格外注意。
3.阻垢剂的作用：专用的硅阻垢剂通过“阈值效应”工作，它们能吸附在微小的二氧化硅胶体颗粒表面，抑制其生长和沉积，从而允许系统在略有过饱和（SSI1）的情况下运行。但阻垢剂不是万能的，其效果有上限，必须遵循供应商推荐的最大SSI限值（通常1.2）。
4.系统设计：计算的是整个系统的最大浓水浓度。对于多段RO系统，最后一只膜元件处的实际浓度是最高的，这里的SSI才是决定性的。