A membrán elszennyeződése elkerülhetetlen probléma minden membránleválasztó rendszerben a hosszú távú{0}}működés során. Ez a cikk szisztematikusan elmagyarázza a membránok eltömődésének okait, osztályozását, megelőzési és ellenőrzési logikáját, majd megvitatja, hogyan csökkenthető a szennyeződés annak forrásánál, és hogyan egyszerűsíthető a tisztítás és karbantartás a membránanyagok belső tulajdonságainak kihasználásával.
I. A membránszennyeződés fő összetevőinek osztályozása
A membrán eltömődése a membránszűrésben azt a jelenséget jelenti, amikor a vízben lévő mikrorészecskék, kolloidok vagy nagy oldott molekulák adszorbeálódnak és lerakódnak a membrán felületén vagy a membrán pórusaiban fizikai-kémiai vagy mechanikai hatások következtében, ami a pórusméret csökkenéséhez vagy eltömődéséhez, valamint a membrán fluxusának és elválasztási teljesítményének visszafordíthatatlan csökkenéséhez vezet. Meg kell jegyezni, hogy a membrán eltömődése azonnal megkezdődik, amint a betáplált oldat érintkezésbe kerül a membránnal.
A membránszennyeződések közé tartozik a szervetlen szennyeződés, a szerves szennyeződés és a biológiai szennyeződés. A rendszer tényleges működésében egyfajta szennyeződés lehet domináns, vagy többféle szennyeződés együttesen hathat. A legjobb a nyersvíz teljes összetételű vizsgálatát a projekt üzembe helyezése előtt elvégezni a domináns szennyeződés típusának azonosítása és a megfelelő előkezelési séma összehangolása érdekében, ezáltal csökkentve a forrásból származó szennyeződési terhelést és meghosszabbítva a membrán élettartamát.
II. Membránszennyeződés elleni védekezési intézkedések
A membrán elszennyeződésének ellenőrzése elsősorban azokat az ellenőrzési intézkedéseket követi, amelyek hatékonyan gátolják a szennyeződés felhalmozódását és késleltetik a teljesítmény romlását.
(I) Forrás előkezelés
|
Szennyezés típusa |
Az előkezelést ellenőrző intézkedések |
|
Szervetlen szennyezés |
Állítsa be a pH-t és a keménységet, adjon hozzá vízkőgátlókat, és használjon multi-média/biztonsági szűrőket a részecskék felfogására. |
|
Szerves szennyezés |
Koaguláció és flokkuláció, aktív szén adszorpciója és a nagy molekulájú szerves anyagok korai elfogása. |
|
Biológiai szennyezés |
Elő-fertőtlenítés, a nitrogén- és foszfortápanyagok szabályozása, valamint a bejutó mikrobapopuláció csökkentése. |
(II)A működési paraméterek optimalizálása
A membránfelület áramlási állapotának folyadékdinamikával történő szabályozásával a szennyezőanyag-felhalmozódás mértéke csökken. A membránfluxust racionálisan szabályozzák, és a felületi sebességet megfelelően növelik, hogy csökkentsék az oldott anyagok gyors vándorlását a membrán felületére. A koncentrátum szakaszos evakuálása enyhíti a koncentráció polarizációját és csökkenti a szennyező anyagok adszorpcióját és lerakódását. A membrán élettartamának meghosszabbítása érdekében rendszeres tisztítás történik.
(III) Tisztítási folyamat
hagyományos fizikai tisztításra és mélykémiai tisztításra oszthatók:
A hagyományos fizikai tisztítás, beleértve a víz visszamosását és a levegős{0}}vizes súrolást, időszakonként eltávolítja a felületi szervetlen szűrőlepényt, ami csak késlelteti a szervetlen szennyeződést, és nem távolítja el a szerves adszorpciót és a biológiai iszapot.
Rendszeres vegyszeres tisztítás: Ezt a folyamatot a nyomáskülönbség küszöbértéke alapján időszakonként elindítják. Kémiai reakciókkal eltávolítja a szennyeződéseket, helyreállítva a membrán permeabilitását. A gyakori szennyeződések és tisztítószerek a következők:
|
Szennyező anyagok típusai |
Specifikus szennyező anyagok |
Tisztítószerek |
|
Szervetlen anyagok |
Kalcium-karbonát, vassók és szervetlen kolloidok |
2-es pH-jú citromsav-, sósav- vagy oxálsavoldatok |
|
Bárium-szulfát, kalcium-szulfát és más nehezen oldódó szervetlen sók |
Körülbelül 1%-os EDTA oldat |
|
|
Organikus anyag |
Zsír, huminsav, szerves kolloidok stb. |
pH-jú nátrium-hidroxid-oldat=12 |
|
Zsír és egyéb makacs szerves szennyeződések |
0,1%-0,5% nátrium-dodecil-szulfát, Triton X-100 stb. |
|
|
Fehérje, keményítő, olaj, poliszacharidok stb. |
0,5%-1,5% proteáz, amiláz stb. |
|
|
Mikroorganizmus |
baktériumok, vírusok stb. |
Körülbelül 1%-os hidrogén-peroxid vagy 50 ppm nátrium-hipoklorit oldat |
(IV)A membránanyag kiválasztásának optimalizálása
A membránanyagok belső fizikai-kémiai tulajdonságai határozzák meg a szennyeződés tapadási sebességét, a tisztítási toleranciát és a hosszú távú -degradációs sebességet. Ugyanazon vízminőség és működési paraméterek mellett a membrán anyagának jellemzői közvetlenül meghatározzák a lerakódásgátló ellenállásának felső határát.
|
Membrán anyagtulajdonságait |
Fő bevezetés |
|
Felületi interfész tulajdonságai |
A membrán felületének hidrofilitása, izoelektromos pontja és felületi érdessége határozza meg adszorpciós hajlamát. A nagymértékben hidrofil és alacsony{1}}érdességű membránok a vízmembrán gátra és az elektrosztatikus taszításra támaszkodnak, hogy csökkentsék a kolloidok és a szerves anyagok adszorpcióját, így mérsékelve a szennyezést annak forrásánál. |
|
Kémiai stabilitás |
a vegyszeres tisztítás erőssége. A savaknak, lúgoknak és oxidálószereknek ellenálló membránanyagok duzzadás vagy oxidatív károsodás nélkül ellenállnak a teljes intenzitású vegyi tisztításnak. |
|
Mechanikai szerkezeti teljesítmény |
A membrán mechanikai szilárdsága és sűrűsége befolyásolja az erózióval és a kristályosodási kopással szembeni ellenállását. A nagy -szilárdságú membránanyagok ellenállnak a nagy tisztítási intenzitásnak és a nagy membránfelületi áramlási sebességnek, folyamatosan gátolják a szűrőpogácsa megvastagodását. |
III. Miért válassza a szilícium-karbid kerámia membránokat?
A szilícium-karbid kerámia membránok nagy-tisztaságú szilícium-karbid finom porból készülnek újrakristályosítási és szinterezési technológiával, így érik el a mikro- és ultraszűrési szintet. Nagy folyósítással, korrózióállósággal, könnyű tisztíthatósággal és hosszú élettartammal rendelkeznek, és jelenleg a legjobb hidrofil és korróziógátló tulajdonságokkal rendelkező membránanyag.
(I) A szilícium-karbid membrán kiváló hidrofilitása
A jobb hidrofilitású membránanyagok kevésbé hajlamosak a szennyeződésre, és könnyebben tisztíthatók és helyreállíthatók szennyeződés után. Továbbá azonos hajtónyomás mellett a jobb hidrofilitású membránanyagok nagyobb vízáramlással rendelkeznek. A membránanyagok hidrofilitását gyakran az érintkezési szöggel mérik. A szilícium-karbid nanorészecskék az átkristályosítás és szinterezés során nem mutatnak zsugorodást vagy folyékony fázist, végső soron porózus, egymással összekapcsolt hálózati vázszerkezetet alkotnak, amelynek porozitása meghaladja a 45%-ot, ideális hidrofilitást érve el mindössze 8 fokos vízzel érintkezési szöggel.
(II) A szilícium-karbid membrán kiváló kémiai stabilitása
A szilícium-karbid membránok erős vegyszerállósággal rendelkeznek, és hosszú ideig használhatók savakban és lúgokban, könnyen megoldva a különféle vízkőképződési problémákat.
(III) A szilícium-karbid membránok kiemelkedő lerakódásgátló tulajdonságai
A szilícium-karbid membránok jelenleg a legerősebb negatív töltésű membránanyagok, amelyek képesek eltávolítani a zsírt és a mikroorganizmusokat, és kiváló szennyeződésgátló tulajdonságokkal rendelkeznek.
|
|
|
|
Ábra: - ζ-különböző kerámia membránanyagok potenciálja |
-. ábra Felszíni víz teszt |
|
Forrás: Farsi, Ali. Az Aalborgi Egyetem Kémiai és Biotudományi Tanszéke |
Forrás: Összehasonlítás kerámia és polimer membrán permeabilitása és szennyeződés felszíni vízzel, 2011. Hofs et al. |
A membránelszennyeződési mechanizmusok megértése kulcsfontosságú a membránrendszerek tudományos működéséhez és karbantartásához. A megjegyzés rovatban várjuk visszajelzéseiket a vízminőségi viszonyokról és a membránműködési kihívásokról. A Jianmo Technology a szilícium-karbid kerámia membránok kutatás-fejlesztésére, gyártására és teljes rendszerszállítására összpontosít, teljes körű -láncszolgáltatást biztosítva, beleértve a membránelemek testreszabását, a rendszerintegrációt, valamint a működés és karbantartás optimalizálását. Kérjük , ha szükséges , forduljon hozzánk bármikor !
