Pregled silikatnog skaliranja
Jedinjenja silicija su glavna nečistoća u prirodnoj vodi, često se otapaju u vodi nakon kontakta sa stijenama koje sadrže silikate i aluminosilikate. Podzemne vode općenito sadrže više spojeva silicijevog dioksida nego površinske vode, sa sadržajem SiO2 u konvencionalnim izvorima vode.<50 mg/L.
U projektima ponovne upotrebe industrijskih otpadnih voda (posebno u sistemima ponovne upotrebe otpadnih voda hemijskih uglja), generalno visok sadržaj SiO2 u otpadnoj vodi lako dovodi do stvaranja kamenca silikata u sistemima reverzne osmoze, što ozbiljno utiče na njihov životni vek i stabilan rad.
U trenutno popularnom polju nultog{0}}ispuštanja u Kini, silikatni kamenac je jedan od najtežih problema za rješavanje zbog poteškoća u uklanjanju SiO2.
Mehanizam silikatnog skaliranja
RO sistemi su vrlo osjetljivi na sadržaj SiO2 jer, u zasićenom stanju, SiO2 može polimerizirati u visoko nerastvorljiv koloidni silicijum dioksid, taloži se na površini membrane i teško se čisti. Dozvoljena koncentracija SiO2 u koncentratnom dijelu RO (Recirculating Air) ovisi o produktu rastvorljivosti SiO2 i na nju uvelike utiču temperatura vode i pH.
Rastvorljivost SiO2 je direktno proporcionalna temperaturi vode; na primjer, rastvorljivost je 100 mg/L na 25 stepeni i 160 mg/L na 40 stepeni.
Odnos između rastvorljivosti SiO2 i pH:
Na pH 7–8, SiO2 postoji kao rastvorena silicijumska kiselina, sa H2SiO3 i HSiO3- prisutnim u vodi. Pri nižem pH, postoji kao rastvor slobodne kiseline ili u koloidnom stanju kalcijum magnezijum silikata. Pri višim pH, ako su ioni kalcija i magnezija prisutni u vodi, ona postoji u koloidnom stanju kalcijum magnezijevog silikata.
Karakteristike i opasnosti od silikatnog kamenca
Kalcijum karbonat ima Mohs-ovu tvrdoću (dijamant je 10) od 3, kalcijum fluorid ima Mohs-ovu tvrdoću 4, a silikat ima Mohs-ovu tvrdoću povezanu sa sadržajem vode, u rasponu od 4,5 do 7,5. Silikatni kamenac je najtvrđi od svih vrsta kamenca.
Jednom kada dođe do stvaranja kamenca silikata u sistemu reverzne osmoze, brzina desalinizacije i brzina protoka permeata će se brzo smanjiti, a brzina desalinizacije će značajno pasti čak i nakon hemijskog čišćenja.
Ozbiljno stvaranje kamenca može uzrokovati brzo povećanje razlike tlaka, a može čak dovesti i do ispiranja iz sita koncentrata.
Mikroskopsko posmatranje membrana sa jakom ljuskom otkriva fine ogrebotine na površini membrane, što ukazuje na nepovratna fizička oštećenja.
Zahtjevi za koncentracije SiO2 i drugih jona u napojnoj vodi
Koncentracija SiO2 u napojnoj vodi reverzne osmoze određuje se na osnovu maksimalne rastvorljivosti na strani koncentrata i faktora koncentracije, i općenito iznosi 20 ppm. Preduvjeti: Kiseonik (DO) < 0,5 mg/L, pH < 6 i koncentracija gvožđa i jona aluminijuma < 0,05 mg/L, jer sadržaj gvožđa i jona aluminijuma ima značajan uticaj na silikatnu ljusku.
Utjecaj gvožđa, aluminijuma itd. na silikatnu ljusku
Kamenac od silicijevog dioksida najčešće se javlja zbog prisustva aluminijuma ili gvožđa u vodi. Gvožđe i aluminijum reaguju sa silicijumom i formiraju nerastvorljive metalne silikat (aluminijum silikat i silikat gvožđa). Ovi metalni silikati mijenjaju rastvorljivost SiO2, dodatno ubrzavajući onečišćenje membrane.
Čak i pri niskim koncentracijama silicijuma (10 ppm), koncentracije aluminijuma od 50 ppb mogu degradirati performanse sistema.
Ako je prisutan silicij, uvjerite se da voda ne sadrži aluminij ili željezo i koristite sigurnosni filter uložak od 1 μm, zajedno sa preventivnim čišćenjem kiselinom.
Silikatni kamenac za čišćenje
Konvencionalno hemijsko čišćenje je uglavnom neefikasno protiv silikatnog kamenca, dok je fluorovodonična kiselina veoma efikasna. Čak i pri niskim temperaturama i koncentracijama, fluorovodonična kiselina pokazuje dobru moć rastvaranja silikatnog kamenca.
Hemijsko čišćenje se može izvesti mješavinom 0,1% HF i 0,4% HCl, ili 0,1% NaF i 0,4% HCl.
Napomena:
(1) Koncentracija otopine za čišćenje mora se prilagoditi prema stvarnom stupnju onečišćenja. Preporučuje se probno čišćenje kako bi se odredila odgovarajuća koncentracija.
(2) Fluorovodonična kiselina je izuzetno korozivna. Udisanje njegovih para ili dodir s kožom može uzrokovati opekotine koje je teško zacijeliti. Procjenjuje se da gutanje 1,5 g fluorovodonične kiseline može uzrokovati trenutnu smrt. Udisanje visoke koncentracije magle fluorovodonične kiseline može izazvati bronhitis i hemoragični plućni edem. Može se apsorbirati i kroz kožu, uzrokujući teško trovanje. Zbog toga se tokom hemijskog čišćenja moraju poduzeti zaštitne mjere, a rad mora biti izveden od strane kvalifikovanog osoblja.
Prevencija silikatnog kamenca
(1) Kontrola koncentracije SiO2 u napojnoj vodi i stope oporavka sistema reverzne osmoze kako bi se smanjila koncentracija SiO2 u koncentratu i spriječila da prekorači proizvod rastvorljivosti je glavna metoda za sprječavanje stvaranja kamenca SiO2;
(2) Usvajanje poboljšanih ili poboljšanih procesa predtretmana, kao što je omekšavanje vapna, može smanjiti SiO2 u napojnoj vodi za 50%, ili dodavanjem magnezijum oksida ili natrijum aluminata tokom predtretmana za omekšavanje vapna-natrijumske sode kako bi se smanjila koncentracija SiO2 u napojnoj vodi;
(3) Odgovarajuće povećanje temperature vode (ali ne prekoračenje propisanih granica). (4) Odgovarajuće povećanje pH influenta pomaže povećanju rastvorljivosti SiO2 i usporavanju silikatnog kamenca;
(5) Dodavanje inhibitora kamenca posebno za stvaranje kamenca tokom prethodnog tretmana. Maksimalna dozvoljena koncentracija SiO2 na strani koncentrata varira u zavisnosti od inhibitora kamenca. Molimo konsultujte proizvođača inhibitora kamenca za detalje;
(6) Koloidni silicijum se može ukloniti adsorpcijom sa jako bazičnom smolom za izmjenjivanje anjona ili korištenjem ultrafiltracione membrane čija je molekulska težina smanjena na manje od 10.000.
