Zaprljanje membrane je neizbježan problem u svim sistemima membranskog odvajanja tokom dugotrajnog{0}}održavanja. Ovaj članak će sistematski objasniti uzroke, klasifikacije i logiku prevencije i kontrole zagađivanja membrane, a zatim će se raspravljati o tome kako smanjiti zarastanje na njegovom izvoru i pojednostaviti čišćenje i održavanje korištenjem svojstava membranskih materijala.
I. Klasifikacija glavnih komponenti membranskog onečišćenja
Zagađivanje membrane odnosi se na fenomen u membranskoj filtraciji gdje se mikročestice, koloidi ili velike molekule otopljene tvari u vodi adsorbiraju i talože na površini membrane ili unutar pore membrane zbog fizičko-hemijskih ili mehaničkih efekata, što dovodi do smanjenja veličine pora ili blokade i nepovratnog smanjenja protoka membrane i separe. Treba napomenuti da zagađivanje membrane počinje čim dovodni rastvor dođe u kontakt sa membranom.
Zaprljavanje membrane uključuje neorgansko zagađivanje, organsko zagađivanje i biološko zagađivanje. U stvarnom radu sistema, jedna vrsta onečišćenja može biti dominantna, ili više vrsta onečišćenja može djelovati zajedno. Najbolje je završiti ispitivanje potpunog sastava sirove vode prije nego što se projekat pusti u rad kako bi se identificirao dominantni tip zagađivanja i uskladio s odgovarajućom šemom prethodnog tretmana, čime se smanjuje opterećenje zarastanja iz izvora i produžava vijek trajanja membrane.
II. Mjere kontrole onečišćenja membrane
Kontrola zarastanja membrane uglavnom prati kontrolne mjere koje mogu efikasno inhibirati nakupljanje nečistoća i odgoditi degradaciju performansi.
(I) Predtretman izvora
|
Vrsta zagađenja |
Kontrolne mjere prije tretmana |
|
Neorgansko zagađenje |
Podesite pH i tvrdoću, dodajte inhibitore kamenca i koristite multi-medijske/sigurnosne filtere za hvatanje čestica. |
|
Organsko zagađenje |
Koagulacija i flokulacija, adsorpcija aktivnog uglja i rano presretanje velike molekularne organske tvari. |
|
Biološko zagađenje |
Pre-dezinfekcija, kontrola nutrijenata azota i fosfora i smanjenje uticajne mikrobne populacije. |
(II)Optimizacija radnih parametara
Regulacijom stanja protoka površine membrane pomoću dinamike fluida smanjuje se brzina akumulacije zagađivača. Membranski tok se racionalno kontrolira, a površinska brzina se na odgovarajući način povećava kako bi se smanjila brza migracija otopljenih tvari na površinu membrane. Intermitentna evakuacija koncentrata ublažava koncentracijsku polarizaciju i smanjuje adsorpciju i taloženje zagađivača. Redovno čišćenje se provodi kako bi se produžio vijek trajanja membrane.
(III) Proces čišćenja
dijele se na konvencionalno fizičko čišćenje i dubinsko kemijsko čišćenje:
Konvencionalno fizičko čišćenje, uključujući povratno ispiranje vodom i zračno{0}}ispiranje vodom, povremeno uklanja površinski neorganski filterski kolač, koji samo odgađa neorgansko zagađenje i ne može ukloniti organsku adsorpciju i biološki sluz.
Redovno hemijsko čišćenje: Ovaj proces se pokreće periodično na osnovu praga diferencijalnog pritiska. Uklanja kontaminante putem hemijskih reakcija, vraćajući propusnost membrane. Uobičajeni zagađivači i sredstva za čišćenje su kako slijedi:
|
Vrste zagađivača |
Specifični zagađivači |
Sredstva za čišćenje |
|
Neorganske supstance |
Kalcijum karbonat, soli gvožđa i neorganski koloidi |
Rastvori limunske kiseline, hlorovodonične kiseline ili oksalne kiseline sa pH 2 |
|
Barijum sulfat, kalcijum sulfat i druge slabo rastvorljive neorganske soli |
Približno 1% rastvor EDTA |
|
|
Oorganske materije |
Masti, huminska kiselina, organski koloidi itd. |
Otopina natrijum hidroksida sa pH=12 |
|
Masnoća i drugi tvrdokorni organski zagađivači |
0,1%-0,5% natrijum dodecil sulfat, Triton X-100, itd. |
|
|
Proteini, skrob, ulje, polisaharidi itd. |
0,5%-1,5% proteaze, amilaze, itd. |
|
|
Mikroorganizam |
bakterije, virusi itd. |
Približno 1% vodikovog peroksida ili 50 ppm otopine natrijum hipohlorita |
(IV)Optimizacija izbora materijala za membranu
Intrinzična fizičko-hemijska svojstva membranskih materijala određuju stopu adhezije zagađivanja, toleranciju čišćenja i dugotrajnu-brzinu degradacije. Pod istim kvalitetom vode i radnim parametrima, karakteristike materijala membrane direktno određuju gornju granicu njegove otpornosti na obrastanje.
|
Materijal membranesvojstva |
Glavni uvod |
|
Svojstva površinskog interfejsa |
Hidrofilnost, izoelektrična točka i hrapavost površine membrane određuju njenu sklonost adsorpciji. Visoko hidrofilne i niske{1}}membrane se oslanjaju na barijeru vodene membrane i elektrostatičko odbijanje kako bi se smanjila adsorpcija koloida i organske tvari, čime se ublažava zagađenje na njegovom izvoru. |
|
Hemijska stabilnost |
snaga hemijskog čišćenja. Materijali membrane otporni na kiseline, alkalije i oksidanse mogu izdržati hemijsko čišćenje punog-intenziteta bez bubrenja ili oksidativnog oštećenja. |
|
Mehaničke konstrukcijske performanse |
Mehanička čvrstoća i gustina membrane utječu na njenu otpornost na eroziju i kristalizaciju. Materijali membrane visoke{1}}vrste mogu izdržati visok intenzitet čišćenja i visok površinski protok membrane, kontinuirano inhibirajući zgušnjavanje filterskog kolača. |
III. Zašto odabrati keramičke membrane od silicijum karbida
Keramičke membrane od silicijum karbida su napravljene od finog praha silicijum karbida visoke - čistoće kroz tehnologiju rekristalizacije i sinterovanja, postižući nivoe mikrofiltracije i ultrafiltracije. Odlikuju se visokim protokom, otpornošću na koroziju, jednostavnim čišćenjem i dugim vijekom trajanja, a trenutno su membranski materijal s najboljom hidrofilnošću i sposobnostima protiv obraštanja.
(I) Odlična hidrofilnost membrane od silicijum karbida
Membranski materijali sa boljom hidrofilnošću su manje skloni prljanju i lakše se čiste i obnavljaju nakon prljanja. Nadalje, pod istim pogonskim pritiskom, membranski materijali s boljom hidrofilnošću imaju veći protok vode. Hidrofilnost membranskih materijala često se mjeri kontaktnim kutom. Nanočestice silicijum karbida, tokom rekristalizacije i sinterovanja, ne pokazuju skupljanje ili tečnu fazu, formirajući na kraju poroznu, međusobno povezanu mrežnu strukturu sa poroznošću koja prelazi 45%, postižući idealnu hidrofilnost sa kontaktnim uglom sa vodom od samo 8 stepeni.
(II) Odlična hemijska stabilnost membrane od silicijum karbida
Membrane od silicijum karbida imaju jaku hemijsku otpornost i mogu se koristiti dugo vremena u kiselinama i alkalijama, lako rešavajući različite probleme skaliranja.
(III) Izvanredna svojstva protiv obrastanja membrana od silicijum karbida
Membrane od silicijum karbida su trenutno membranski materijali sa najjačim negativnim nabojem, sposobni da uklone masnoće i mikroorganizme i imaju odlična svojstva protiv obrastanja.
|
|
|
|
Slika - ζ-potencijal različitih materijala keramičkih membrana |
Slika - Test površinske vode |
|
Izvor: Farsi, Ali. Odsjek za hemiju i bionauku, Univerzitet Aalborg |
Izvor: Poređenje od propusnost keramičkih i polimernih membrana i obraštanje površinskom vodom, 2011. Hofs et al. |
Razumijevanje mehanizama onečišćenja membrane ključno je za naučni rad i održavanje membranskih sistema. Pozdravljamo vaše povratne informacije o uvjetima kvaliteta vode i izazovima u radu membrane u odjeljku za komentare. Jianmo Technology se fokusira na istraživanje i razvoj, proizvodnju i kompletnu isporuku sistema keramičkih membrana od silicijum karbida, pružajući potpunu uslugu -lanca uključujući prilagođavanje elemenata membrane, integraciju sistema i optimizaciju rada i održavanja. Slobodno nas kontaktirajte bilo kada ako je potrebno!