Znečistenie membrán je nevyhnutným problémom vo všetkých membránových separačných systémoch počas-dlhodobej prevádzky. Tento článok bude systematicky vysvetľovať príčiny, klasifikácie a logiku prevencie a kontroly znečistenia membrány a potom diskutovať o tom, ako znížiť znečistenie pri jeho zdroji a zjednodušiť čistenie a údržbu využitím základných vlastností membránových materiálov.
I. Klasifikácia hlavných zložiek znečistenia membrán
Znečistenie membrány sa týka javu pri membránovej filtrácii, kde sa mikročastice, koloidy alebo veľké molekuly rozpustenej látky vo vode adsorbujú a ukladajú na povrch membrány alebo do pórov membrány v dôsledku fyzikálno-chemických alebo mechanických účinkov, čo vedie k zmenšeniu veľkosti pórov alebo ich zablokovaniu a k nevratnému zníženiu toku membránou a separačnej výkonnosti. Treba poznamenať, že zanášanie membrány začína hneď, ako sa kŕmny roztok dostane do kontaktu s membránou.
Membránové znečistenie zahŕňa anorganické znečistenie, organické znečistenie a biologické znečistenie. V skutočnej prevádzke systému môže byť dominantný jeden typ znečistenia alebo môže pôsobiť viacero typov znečistenia spoločne. Najlepšie je dokončiť úplné testovanie zloženia surovej vody pred uvedením projektu do prevádzky, aby sa identifikoval dominantný typ znečistenia a zladil sa so zodpovedajúcou schémou predbežnej úpravy, čím sa zníži znečistenie zo zdroja a predĺži sa životnosť membrány.
II. Opatrenia na kontrolu znečistenia membrán
Kontrola zanášania membrán sa riadi hlavne kontrolnými opatreniami, ktoré môžu účinne zabrániť hromadeniu nečistôt a oddialiť degradáciu výkonu.
(I) Predúprava zdroja
|
Typ znečistenia |
Kontrolné opatrenia pred úpravou |
|
Anorganické znečistenie |
Upravte pH a tvrdosť, pridajte inhibítory vodného kameňa a použite multi{0}}mediálne/bezpečnostné filtre na zachytávanie častíc. |
|
Organické znečistenie |
Koagulácia a flokulácia, adsorpcia aktívneho uhlia a skoré zachytenie veľkých molekulárnych organických látok. |
|
Biologické znečistenie |
Pred-dezinfekcia, kontrola dusíkatých a fosforových živín a redukcia prítoku mikrobiálnej populácie. |
(II)Optimalizácia prevádzkových parametrov
Reguláciou stavu prúdenia povrchu membrány pomocou dynamiky tekutín sa znižuje rýchlosť akumulácie znečisťujúcich látok. Membránový tok je racionálne riadený a povrchová rýchlosť je primerane zvýšená, aby sa znížila rýchla migrácia rozpustených látok na povrch membrány. Prerušovaná evakuácia koncentrátu zmierňuje polarizáciu koncentrácie a znižuje adsorpciu a usadzovanie znečisťujúcich látok. Na predĺženie životnosti membrány sa vykonáva pravidelné čistenie.
(III) Proces čistenia
sa delia na konvenčné fyzikálne čistenie a hĺbkové chemické čistenie:
Konvenčné fyzikálne čistenie vrátane spätného preplachovania vodou a čistenia vzduchom{0}}vodou pravidelne odstraňuje povrchový anorganický filtračný koláč, ktorý iba oneskoruje anorganické znečistenie a nedokáže odstrániť organickú adsorpciu a biologický sliz.
Pravidelné chemické čistenie: Tento proces sa spúšťa periodicky na základe prahovej hodnoty rozdielu tlaku. Odstraňuje nečistoty prostredníctvom chemických reakcií a obnovuje priepustnosť membrány. Bežné nečistoty a čistiace prostriedky sú nasledovné:
|
Druhy znečisťujúcich látok |
Špecifické znečisťujúce látky |
Čistiace prostriedky |
|
Anorganické látky |
Uhličitan vápenatý, soli železa a anorganické koloidy |
Roztoky kyseliny citrónovej, chlorovodíkovej alebo kyseliny šťaveľovej s pH 2 |
|
Síran bárnatý, síran vápenatý a iné ťažko rozpustné anorganické soli |
Približne 1% roztok EDTA |
|
|
Oorganická hmota |
Tuk, humínová kyselina, organické koloidy atď. |
Roztok hydroxidu sodného s pH=12 |
|
Mastnota a iné odolné organické nečistoty |
0,1%-0,5% dodecylsulfát sodný, Triton X-100 atď. |
|
|
Proteín, škrob, olej, polysacharidy atď. |
0,5 % - 1,5 % proteázy, amylázy atď. |
|
|
Mmikroorganizmus |
baktérie, vírusy atď. |
Približne 1% peroxid vodíka alebo 50 ppm roztoku chlórnanu sodného |
(IV)Optimalizácia výberu materiálu membrány
Vnútorné fyzikálno-chemické vlastnosti membránových materiálov určujú mieru adhézie znečistenia, toleranciu čistenia a dlhodobú{0}} rýchlosť degradácie. Pri rovnakej kvalite vody a prevádzkových parametroch vlastnosti materiálu membrány priamo určujú hornú hranicu jej odolnosti proti znečisteniu.
|
Membránový materiálvlastnosti |
Hlavný úvod |
|
Vlastnosti povrchového rozhrania |
Hydrofilita, izoelektrický bod a drsnosť povrchu membrány určujú jej adsorpčnú tendenciu. Vysoko hydrofilné membrány s nízkou -drsnosťou sa spoliehajú na vodnú membránovú bariéru a elektrostatické odpudzovanie, aby sa znížila adsorpcia koloidov a organických látok, čím sa zmierňuje znečistenie pri ich zdroji. |
|
Chemická stabilita |
sila chemického čistenia. Membránové materiály odolné voči kyselinám, zásadám a oxidantom vydržia- chemické čistenie v plnej intenzite bez napučiavania alebo oxidačného poškodenia. |
|
Mechanický konštrukčný výkon |
Mechanická pevnosť a hustota membrány ovplyvňuje jej odolnosť proti erózii a kryštalizačnému oderu. Vysokopevnostné membránové materiály vydržia vysokú intenzitu čistenia a vysoký prietok na povrchu membrány, čím nepretržite bránia zahusťovaniu filtračného koláča. |
III. Prečo si vybrať keramické membrány z karbidu kremíka
Keramické membrány z karbidu kremíka sú vyrobené z vysoko{0}}čistého jemného prášku karbidu kremíka pomocou technológie rekryštalizácie a spekania, čím sa dosahuje úroveň mikrofiltrácie a ultrafiltrácie. Vyznačujú sa vysokým tokom, odolnosťou proti korózii, jednoduchým čistením a dlhou životnosťou a v súčasnosti sú membránovým materiálom s najlepšími hydrofilnými a antivegetačnými schopnosťami.
(I) Vynikajúca hydrofilnosť membrány z karbidu kremíka
Membránové materiály s lepšou hydrofilnosťou sú menej náchylné na znečistenie a ľahšie sa čistia a obnovujú po znečistení. Okrem toho pri rovnakom hnacom tlaku majú membránové materiály s lepšou hydrofilnosťou vyšší prietok vody. Hydrofilnosť membránových materiálov sa často meria kontaktným uhlom. Nanočastice karbidu kremíka počas rekryštalizácie a spekania nevykazujú žiadne zmršťovanie ani kvapalnú fázu, pričom v konečnom dôsledku vytvárajú poréznu, prepojenú sieťovú rámcovú štruktúru s pórovitosťou presahujúcou 45 %, čím sa dosahuje ideálna hydrofilnosť s kontaktným uhlom vody iba 8 stupňov.
(II) Vynikajúca chemická stabilita membrány z karbidu kremíka
Membrány z karbidu kremíka majú silnú chemickú odolnosť a možno ich dlhodobo používať v kyselinách a zásadách, čím ľahko riešia rôzne problémy s tvorbou vodného kameňa.
(III) Vynikajúce vlastnosti proti znečisteniu membrán z karbidu kremíka
Membrány z karbidu kremíka sú v súčasnosti membránovými materiálmi s najsilnejším negatívnym nábojom, ktoré sú schopné odstraňovať mastnotu a mikroorganizmy a majú vynikajúce vlastnosti proti{0}}zanášaniu.
|
|
|
|
Obrázok - ζ-potenciál rôznych keramických membránových materiálov |
Obrázok - Test povrchovej vody |
|
Zdroj: Farsi, Ali. Katedra chémie a biovedy, Univerzita v Aalborgu |
Zdroj: Porovnanie priepustnosť keramických a polymérnych membrán a zanášanie povrchovou vodou, 2011. Hofs a kol. |
Pochopenie mechanizmov zanášania membrán je kľúčom k vedeckej prevádzke a údržbe membránových systémov. Uvítame vašu spätnú väzbu o podmienkach kvality vody a problémoch s prevádzkou membrán v sekcii komentárov. Jianmo Technology sa zameriava na výskum a vývoj, výrobu a kompletné systémové dodávky keramických membrán z karbidu kremíka, pričom poskytuje kompletné -reťazové služby vrátane prispôsobenia membránových prvkov, systémovej integrácie a optimalizácie prevádzky a údržby. V prípade potreby nás neváhajte kedykoľvek kontaktovať!