Silikato skalavimo apžvalga
Silicio junginiai yra pagrindinė natūralaus vandens priemaiša, kuri dažnai ištirpsta vandenyje susilietus su uolienomis, kuriose yra silikatų ir aliumosilikatų. Požeminiame vandenyje paprastai yra daugiau silicio dioksido junginių nei paviršiniame vandenyje, o įprastuose vandens šaltiniuose paprastai yra SiO2<50 mg/L.
Pramoninių nuotekų pakartotinio naudojimo projektuose (ypač anglies cheminių nuotekų pakartotinio naudojimo sistemose) paprastai didelis SiO2 kiekis nuotekose lengvai sukelia silikato nuosėdas atvirkštinio osmoso sistemose, o tai daro didelę įtaką jų eksploatavimo trukmei ir stabiliam veikimui.
Šiuo metu Kinijoje populiariame nulinės-iškrovos lauke silikato nuosėdų susidarymas yra viena iš sunkiausiai sprendžiamų problemų, nes sunku pašalinti SiO2.
Silikato sluoksniavimosi mechanizmas
RO sistemos yra labai jautrios SiO2 kiekiui, nes prisotintas SiO2 gali polimerizuotis į labai netirpų koloidinį silicio dioksidą, nusėdęs ant membranos paviršiaus ir sunkiai valomas. Leistina SiO2 koncentracija RO (recirkuliuojančio oro) koncentrato sekcijoje priklauso nuo SiO2 tirpumo produkto ir labai priklauso nuo vandens temperatūros ir pH.
SiO2 tirpumas yra tiesiogiai proporcingas vandens temperatūrai; pavyzdžiui, tirpumas yra 100 mg/l esant 25 laipsnių ir 160 mg/l esant 40 laipsnių.
Ryšys tarp SiO2 tirpumo ir pH:
Esant pH 7–8, SiO2 egzistuoja kaip ištirpusi silicio rūgštis, o vandenyje yra H2SiO3 ir HSiO3. Esant žemesniam pH, jis egzistuoja kaip laisvos rūgšties tirpalas arba koloidinė kalcio magnio silikato būsena. Esant aukštesniam pH, jei vandenyje yra kalcio ir magnio jonų, jis egzistuoja koloidinėje kalcio magnio silikato būsenoje.
Silikato nuosėdų ypatybės ir pavojai
Kalcio karbonato kietumas pagal Mosą (deimantas yra 10) yra 3, kalcio fluorido kietumas pagal Mosą yra 4, o silikato Moso kietumas, susijęs su vandens kiekiu, svyruoja nuo 4,5 iki 7,5. Silikatinės nuosėdos yra kiečiausios iš visų rūšių apnašų.
Kai atvirkštinio osmoso sistemoje atsiras silikato nuosėdos, gėlinimo greitis ir prasiskverbimo srauto greitis greitai sumažės, o gėlinimo greitis labai sumažės net po cheminio valymo.
Dėl stipraus mastelio gali greitai padidėti slėgio skirtumas ir netgi išplauti koncentrato ekranas.
Mikroskopu stebint stipriai pažeistas membranas, ant membranos paviršiaus matomi smulkūs įbrėžimai, rodantys negrįžtamą fizinę žalą.
Reikalavimai SiO2 ir kitoms jonų koncentracijoms tiekimo vandenyje
SiO2 koncentracija atvirkštinio osmoso tiekimo vandenyje nustatoma pagal didžiausią tirpumą koncentrato pusėje ir koncentracijos koeficientą ir paprastai yra 20 ppm. Būtinos sąlygos: deguonies (DO) < 0,5 mg/L, pH < 6, o geležies ir aliuminio jonų koncentracijos < 0,05 mg/L, nes geležies ir aliuminio jonų kiekis turi didelę įtaką silikato nuosėdoms.
Geležies, aliuminio ir kt. įtaka silikato nuosėdoms
Silicio dioksidas dažniausiai susidaro dėl aliuminio ar geležies buvimo vandenyje. Geležis ir aliuminis reaguoja su siliciu ir susidaro netirpūs metalo silikatai (aliuminio silikatas ir geležies silikatas). Šie metalų silikatai keičia SiO2 tirpumą, dar labiau pagreitindami membranos užsiteršimą.
Net esant žemai silicio koncentracijai (10 ppm), 50 ppb aliuminio koncentracija gali pabloginti sistemos veikimą.
Jei yra silicio, įsitikinkite, kad vandenyje nėra aliuminio ar geležies, ir naudokite 1 μm apsauginę filtro kasetę bei profilaktinį valymą rūgštimi.
Valančios silikato skalės
Įprastas cheminis valymas iš esmės yra neveiksmingas nuo silikato nuosėdų, o vandenilio fluorido rūgštis yra labai veiksminga. Net esant žemai temperatūrai ir žemoms koncentracijoms, vandenilio fluorido rūgštis turi gerą silikato nuosėdų tirpinimo galią.
Cheminis valymas gali būti atliekamas naudojant 0,1 % HF ir 0,4 % HCl arba 0,1 % NaF ir 0,4 % HCl mišinį.
Pastaba:
(1) Valymo tirpalo koncentracija turi būti koreguojama pagal faktinį užsiteršimo laipsnį. Norint nustatyti tinkamą koncentraciją, rekomenduojama atlikti bandomąjį valymą.
(2) Vandenilio fluorido rūgštis yra labai ėsdinanti. Jo garų įkvėpimas arba sąlytis su oda gali sukelti sunkiai gyjančius nudegimus. Apskaičiuota, kad 1,5 g vandenilio fluorido rūgšties nurijimas gali sukelti greitą mirtį. Didelės koncentracijos vandenilio fluorido rūgšties įkvėpimas gali sukelti bronchitą ir hemoraginę plaučių edemą. Jis taip pat gali būti absorbuojamas per odą, sukeldamas sunkų apsinuodijimą. Todėl cheminio valymo metu būtina imtis apsaugos priemonių, o operaciją atlikti turi kvalifikuotas personalas.
Silikato nuosėdų susidarymo prevencija
(1) SiO2 koncentracijos tiekimo vandenyje kontrolė ir atvirkštinio osmoso sistemos regeneravimo greitis, siekiant sumažinti SiO2 koncentraciją koncentrate ir neleisti jai viršyti tirpumo produkto, yra pagrindinis būdas išvengti SiO2 nuosėdų susidarymo;
(2) Taikant patobulintus arba patobulintus pirminio apdorojimo procesus, pvz., kalkių minkštinimą, SiO2 tiekiamame vandenyje gali sumažėti 50 %, arba pridedant magnio oksido arba natrio aliuminato kalkių -natrio aliuminato pirminio apdorojimo metu, siekiant sumažinti SiO2 koncentraciją tiekimo vandenyje;
(3) Tinkamai didinant vandens temperatūrą (bet neviršijant nurodytų ribų). (4) Tinkamai padidinus įtekančio vandens pH, padidėja SiO2 tirpumas ir sulėtina silikato nuosėdų susidarymą;
(5) Pridedamas apnašų inhibitorius, skirtas silicio dioksido nuosėdoms pašalinti pirminio apdorojimo metu. Didžiausia leistina SiO2 koncentracija koncentrato pusėje skiriasi priklausomai nuo nuosėdų inhibitoriaus. Norėdami gauti daugiau informacijos, kreipkitės į nuosėdų inhibitorių gamintoją;
(6) Koloidinis silicio dioksidas gali būti pašalintas adsorbuojant su stipriai bazine anijonų mainų derva arba naudojant ultrafiltravimo membraną, kurios molekulinė masė sumažinta iki mažesnės nei 10 000.
