Membranos užsiteršimas yra neišvengiama problema visose membranų atskyrimo sistemose, kai jos veikia ilgai. Šiame straipsnyje bus sistemingai paaiškinamos membranos užteršimo priežastys, klasifikacijos ir prevencijos bei kontrolės logika, o tada aptariama, kaip sumažinti užsiteršimą prie jo šaltinio ir supaprastinti valymą bei priežiūrą, panaudojant būdingas membraninių medžiagų savybes.
I. Pagrindinių membranos užteršimo komponentų klasifikacija
Membranos užsiteršimas reiškia membranos filtravimo reiškinį, kai vandenyje esančios mikrodalelės, koloidai ar didelės ištirpusių medžiagų molekulės adsorbuojamos ir nusėda ant membranos paviršiaus arba membranos porose dėl fizikinių ir cheminių ar mechaninių poveikių, dėl kurių sumažėja porų dydis arba užsikemša ir negrįžtamai sumažėja membranos srautas ir atskyrimo efektyvumas. Reikėtų pažymėti, kad membranos užsiteršimas prasideda iškart, kai tiekiamas tirpalas susiliečia su membrana.
Membraninis užsiteršimas apima neorganinį, organinį ir biologinį užsiteršimą. Faktiškai veikiant sistemai, dominuoja vienas užteršimo tipas arba keli užteršimo tipai gali veikti kartu. Geriausia atlikti visą žalio vandens sudėties tyrimą prieš pradedant projektą, kad būtų nustatytas dominuojantis užteršimo tipas ir atitiktų atitinkamą išankstinio apdorojimo schemą, taip sumažinant užsiteršimo apkrovą iš šaltinio ir pailginant membranos tarnavimo laiką.
II. Membranos užteršimo kontrolės priemonės
Membranos užteršimo kontrolė daugiausia vykdoma taikant kontrolės priemones, kurios gali veiksmingai užkirsti kelią nešvarumų kaupimuisi ir atitolinti veikimo pablogėjimą.
(I) Pirminis šaltinio apdorojimas
|
Taršos tipas |
Pirminio apdorojimo kontrolės priemonės |
|
Neorganinė tarša |
Sureguliuokite pH ir kietumą, pridėkite nuosėdų inhibitorių ir naudokite daugialypės terpės / saugos filtrus dalelėms sulaikyti. |
|
Organinė tarša |
Koaguliacija ir flokuliacija, aktyvintos anglies adsorbcija ir ankstyvas didelės molekulinės organinės medžiagos perėmimas. |
|
Biologinė tarša |
Išankstinė dezinfekcija, azoto ir fosforo maistinių medžiagų kontrolė ir patekusių mikrobų populiacijos mažinimas. |
(II)Darbo parametrų optimizavimas
Reguliuojant membranos paviršiaus tekėjimo būseną naudojant skysčio dinamiką, sumažėja teršalų kaupimosi greitis. Membranos srautas yra racionaliai kontroliuojamas, o paviršiaus greitis atitinkamai padidinamas, kad būtų sumažinta greita tirpių medžiagų migracija į membranos paviršių. Pertraukiamas koncentrato evakavimas sumažina koncentracijos poliarizaciją ir sumažina teršalų adsorbciją bei nusėdimą. Siekiant pailginti membranos tarnavimo laiką, atliekamas reguliarus valymas.
(III) Valymo procesas
skirstomi į įprastą fizinį valymą ir giluminį cheminį valymą:
Įprastu fiziniu valymu, įskaitant vandens atbulinį plovimą ir oro-valymą vandeniu, periodiškai pašalinamas paviršiaus neorganinis filtro sluoksnis, kuris tik sulėtina neorganinę taršą ir nepašalina organinės adsorbcijos bei biologinių nešvarumų.
Reguliarus cheminis valymas: šis procesas pradedamas periodiškai, atsižvelgiant į slėgio skirtumo slenkstį. Jis pašalina teršalus per chemines reakcijas, atkurdamas membranos pralaidumą. Įprasti teršalai ir valymo priemonės yra šie:
|
Teršalų rūšys |
Specifiniai teršalai |
Valymo priemonės |
|
Neorganinės medžiagos |
Kalcio karbonatas, geležies druskos ir neorganiniai koloidai |
Citrinų rūgšties, druskos rūgšties arba oksalo rūgšties tirpalai, kurių pH yra 2 |
|
Bario sulfatas, kalcio sulfatas ir kitos sunkiai tirpios neorganinės druskos |
Maždaug 1% EDTA tirpalas |
|
|
Organinė medžiaga |
Riebalai, huminė rūgštis, organiniai koloidai ir kt. |
Natrio hidroksido tirpalas, kurio pH{0}} |
|
Riebalai ir kiti sunkiai įveikiami organiniai teršalai |
0,1–0,5% natrio dodecilsulfatas, Triton X-100 ir kt. |
|
|
Baltymai, krakmolas, aliejus, polisacharidai ir kt. |
0,5–1,5 % proteazės, amilazės ir kt. |
|
|
Mikroorganizmas |
bakterijos, virusai ir kt. |
Maždaug 1 % vandenilio peroksido arba 50 ppm natrio hipochlorito tirpalo |
(IV)Membraninių medžiagų pasirinkimo optimizavimas
Membraninėms medžiagoms būdingos fizikinės ir cheminės savybės lemia užsiteršimo sukibimo greitį, valymo toleranciją ir ilgalaikį {0}skilimo greitį. Esant vienodai vandens kokybei ir eksploataciniams parametrams, membranos medžiagos charakteristikos tiesiogiai lemia viršutinę jos atsparumo apsaugai nuo užteršimo ribą.
|
Membraninė medžiagasavybių |
Pagrindinė įžanga |
|
Paviršiaus sąsajos savybės |
Membranos paviršiaus hidrofiliškumas, izoelektrinis taškas ir paviršiaus šiurkštumas lemia jos adsorbcijos tendenciją. Labai hidrofilinės ir mažo{1}}šiurkštumo membranos remiasi vandens membranos barjeru ir elektrostatiniu atstūmimu, kad sumažintų koloidų ir organinių medžiagų adsorbciją, taip sumažinant taršą jos šaltinyje. |
|
Cheminis stabilumas |
cheminio valymo stiprumas. Membraninės medžiagos, atsparios rūgštims, šarmams ir oksidatoriams, gali atlaikyti viso -intensyvumo cheminį valymą be patinimo ar oksidacinių pažeidimų. |
|
Mechaninės konstrukcijos veikimas |
Membranos mechaninis stiprumas ir tankis turi įtakos jos atsparumui erozijai ir kristalizacijos dilimui. Didelio-stiprumo membranos medžiagos gali atlaikyti didelį valymo intensyvumą ir didelį membranos paviršiaus srautą, nuolat slopindamos filtro pyrago sutirštėjimą. |
III. Kodėl verta rinktis silicio karbido keramines membranas
Silicio karbido keraminės membranos yra pagamintos iš didelio{0}}grynumo silicio karbido smulkių miltelių, naudojant perkristalizavimo ir sukepinimo technologijas, todėl pasiekiami mikrofiltravimo ir ultrafiltravimo lygiai. Jie pasižymi dideliu srautu, atsparumu korozijai, lengvu valymu ir ilgaamžiškumu, ir šiuo metu yra membraninė medžiaga, pasižyminti geriausiomis hidrofilinėmis ir antipuvimo savybėmis.
(I) Puikus silicio karbido membranos hidrofiliškumas
Membraninės medžiagos, turinčios geresnį hidrofiliškumą, yra mažiau linkusios užsiteršti, jas lengviau valyti ir atkurti po užsiteršimo. Be to, esant tokiam pačiam važiavimo slėgiui, geresnio hidrofiliškumo membranos turi didesnį vandens srautą. Membraninių medžiagų hidrofiliškumas dažnai matuojamas kontaktiniu kampu. Silicio karbido nanodalelės perkristalizavimo ir sukepinimo metu nerodo susitraukimo ar skystos fazės, galiausiai sudaro porėtą, tarpusavyje sujungtą tinklo karkaso struktūrą, kurios poringumas viršija 45%, todėl idealus hidrofiliškumas pasiekiamas tik 8 laipsnių vandens sąlyčio kampu.
(II) Puikus silicio karbido membranos cheminis stabilumas
Silicio karbido membranos pasižymi dideliu cheminiu atsparumu ir gali būti ilgą laiką naudojamos rūgštyse ir šarmuose, nesunkiai išsprendžiamos įvairios nuosėdų susidarymo problemos.
(III) Išskirtinės silicio karbido membranų apsaugos nuo užsiteršimo savybės
Silicio karbido membranos šiuo metu yra membraninės medžiagos, turinčios stipriausią neigiamą krūvį, galinčios pašalinti riebalus ir mikroorganizmus ir turi puikias anti{0}}užteršimo savybes.
|
|
|
|
Pav. - ζ-įvairių keraminių membranų medžiagų potencialas |
- pav. Paviršinio vandens bandymas |
|
Šaltinis: Farsi, Ali. Olborgo universiteto Chemijos ir biomokslų katedra |
Šaltinis: palyginimas keraminės ir polimerinės membranos pralaidumas ir užteršimas naudojant paviršinį vandenį, 2011. Hofs ir kt. |
Membranų užsiteršimo mechanizmų supratimas yra labai svarbus moksliniam membraninių sistemų veikimui ir priežiūrai. Laukiame jūsų atsiliepimų apie vandens kokybės sąlygas ir membranos veikimo iššūkius komentarų skiltyje. „Jianmo Technology“ daugiausia dėmesio skiria silicio karbido keraminių membranų tyrimams ir plėtrai, gamybai ir visiškam sistemos pristatymui, teikiant visas -grandinės paslaugas, įskaitant membranos elementų pritaikymą, sistemos integravimą ir veikimo bei priežiūros optimizavimą. Jei reikia, nedvejodami susisiekite su mumis bet kuriuo metu!