A szilikát lerakódás áttekintése
A szilícium-dioxid-vegyületek a természetes víz fő szennyeződései, gyakran feloldódnak a vízben, ha szilikátokat és alumínium-szilikátokat tartalmazó kőzetekkel érintkeznek. A felszín alatti vizek általában több szilícium-dioxid-vegyületet tartalmaznak, mint a felszíni vizek, SiO2-tartalommal a hagyományos vízforrásokban jellemzően<50 mg/L.
Az ipari szennyvíz-újrafelhasználási projektekben (különösen a szénkémiai szennyvíz-újrafelhasználó rendszerekben) a szennyvíz általában magas SiO2-tartalma a fordított ozmózisos rendszerekben könnyen szilikátlerakódáshoz vezet, ami súlyosan befolyásolja azok élettartamát és stabil működését.
A Kínában jelenleg népszerű zéró{0}}kisülési területen a szilikátkőképződés az egyik legnehezebben megoldható probléma a SiO2 eltávolításának nehézségei miatt.
A szilikát lerakódás mechanizmusa
Az RO rendszerek nagyon érzékenyek a SiO2 tartalomra, mivel telített állapotban a SiO2 nagyon oldhatatlan kolloid szilícium-dioxiddá tud polimerizálódni, lerakódva a membrán felületén, és nehezen tisztíthatónak bizonyul. Az RO (Recirkulációs levegő) koncentrátum szekciójában a megengedett SiO2 koncentráció a SiO2 oldhatósági szorzatától függ, és nagyban befolyásolja a víz hőmérséklete és pH-ja.
A SiO2 oldhatósága egyenesen arányos a víz hőmérsékletével; például az oldhatóság 100 mg/l 25 fokon és 160 mg/l 40 fokon.
A SiO2 oldhatósága és a pH kapcsolata:
7-8 pH-értéken a SiO2 oldott kovasav formájában létezik, a vízben H2SiO3 és HSiO3- van jelen. Alacsonyabb pH-értéken szabad savoldatként vagy kalcium-magnézium-szilikát kolloid állapotában létezik. Magasabb pH-értéken, ha kalcium- és magnéziumionok vannak jelen a vízben, az kalcium-magnézium-szilikát kolloid állapotban létezik.
A szilikát lerakódás jellemzői és veszélyei
A kalcium-karbonát Mohs-keménysége (a gyémánt 10) 3, a kalcium-fluorid Mohs-keménysége 4, a szilikáté pedig a víztartalomhoz viszonyított Mohs-keménysége 4,5 és 7,5 között van. A szilikát vízkő a legkeményebb az összes vízkőtípus közül.
Ha egy fordított ozmózisos rendszerben szilikátos lerakódás következik be, a sótalanítási sebesség és a permeátum áramlási sebessége gyorsan csökken, és a sótalanítási sebesség jelentősen csökken még vegyszeres tisztítás után is.
Az erős vízkőképződés a nyomáskülönbség gyors növekedését okozhatja, és akár a koncentrátum szita kiöblítéséhez is vezethet.
Az erősen méretezett membránok mikroszkópos megfigyelése finom karcolásokat tár fel a membrán felületén, ami visszafordíthatatlan fizikai károsodásra utal.
A tápvíz SiO2 és egyéb ionkoncentrációira vonatkozó követelmények
A fordított ozmózisos tápvíz SiO2-koncentrációját a koncentrátumoldali maximális oldhatóság és a koncentrációtényező alapján határozzák meg, és általában 20 ppm. Előfeltételek: Oxigén (DO) < 0,5 mg/L, pH < 6, vas- és alumíniumion koncentrációk < 0,05 mg/L, mivel a vas- és alumíniumion-tartalom jelentős hatással van a szilikát lerakódásra.
A vas, alumínium stb. hatása a szilikát lerakódásra
A szilícium-dioxid lerakódás többnyire a vízben lévő alumínium vagy vas miatt következik be. A vas és az alumínium szilíciummal reagálva oldhatatlan fém-szilikátokat (alumínium-szilikátot és vas-szilikátot) képez. Ezek a fém-szilikátok megváltoztatják a SiO2 oldhatóságát, tovább gyorsítva a membrán eltömődését.
Az 50 ppb-s alumíniumkoncentráció még alacsony szilíciumkoncentrációnál (10 ppm) is ronthatja a rendszer teljesítményét.
Ha szilícium van jelen, győződjön meg arról, hogy a víz nem tartalmaz alumíniumot vagy vasat, és használjon 1 μm-es biztonsági szűrőpatront, valamint megelőző savas tisztítást.
Tisztító szilikát pikkely
A hagyományos vegyszeres tisztítás nagyrészt hatástalan a szilikátos lerakódás ellen, míg a hidrogén-fluorsav igen hatékony. A hidrogén-fluorid még alacsony hőmérsékleten és koncentrációban is jó oldóképességet mutat a szilikátkő lerakódásához.
A vegyszeres tisztítás 0,1% HF és 0,4% HCl, vagy 0,1% NaF és 0,4% HCl keverékével végezhető.
Jegyzet:
(1) A tisztítóoldat koncentrációját a tényleges elszennyeződés mértékének megfelelően kell beállítani. A megfelelő koncentráció meghatározásához próbatisztítást javasolunk.
(2) A hidrogén-fluorid rendkívül maró hatású. Gőzeinek belélegzése vagy bőrrel való érintkezése nehezen gyógyuló égési sérüléseket okozhat. Becslések szerint 1,5 g hidrogén-fluorid lenyelése azonnali halált okozhat. A nagy koncentrációjú hidrogén-fluorid-köd belélegzése hörghurutot és vérzéses tüdőödémát okozhat. A bőrön keresztül is felszívódhat, súlyos mérgezést okozva. Ezért a vegyszeres tisztítás során védőintézkedéseket kell tenni, és a műveletet szakképzett személyzetnek kell elvégeznie.
A szilikát lerakódás megelőzése
(1) A betáplált víz SiO2-koncentrációjának és a fordított ozmózisos rendszer visszanyerési sebességének szabályozása a koncentrátum SiO2-koncentrációjának csökkentése és az oldhatósági termék túllépésének megakadályozása érdekében a SiO2-lerakódás megelőzésének fő módszere;
(2) A továbbfejlesztett vagy javított előkezelési eljárások, mint például a mészlágyítás, 50%-kal csökkenthetik a betáplált víz SiO2-tartalmát, vagy magnézium-oxid vagy nátrium-aluminát hozzáadása a mész-szóda lágyító előkezelése során a betáplált víz SiO2-koncentrációjának csökkentése érdekében;
(3) A vízhőmérséklet megfelelő emelése (de nem haladja meg a megadott határértékeket). (4) A befolyó folyadék pH-értékének megfelelő növelése elősegíti a SiO2 oldhatóságának növelését és a szilikátlerakódás lassítását;
(5) Kifejezetten szilícium-dioxid-lerakódást elősegítő vízkőgátló hozzáadása az előkezelés során. A maximálisan megengedhető SiO2 koncentráció a koncentrátum oldalon a vízkőgátlótól függően változik. A részletekért forduljon a vízkőgátló gyártójához;
(6) A kolloid szilícium-dioxid eltávolítható erősen bázikus anioncserélő gyantával történő adszorpcióval vagy 10 000 alá csökkentett molekulatömegű ultraszűrő membrán használatával.