Zanášení membrán je nevyhnutelným problémem ve všech membránových separačních systémech během dlouhodobého-provozu. Tento článek systematicky vysvětlí příčiny, klasifikace a logiku prevence a kontroly znečištění membrány a poté pojedná o tom, jak snížit znečištění u jeho zdroje a zjednodušit čištění a údržbu využitím přirozených vlastností membránových materiálů.
I. Klasifikace hlavních složek znečištění membrán
Zanesení membrány se týká jevu při membránové filtraci, kdy se mikročástice, koloidy nebo velké molekuly rozpuštěné látky ve vodě adsorbují a ukládají na povrch membrány nebo do pórů membrány v důsledku fyzikálně-chemických nebo mechanických účinků, což vede ke zmenšení velikosti pórů nebo zablokování a nevratnému snížení toku membránou a separační účinnosti. Je třeba poznamenat, že znečištění membrány začíná, jakmile se napájecí roztok dostane do kontaktu s membránou.
Membránové znečištění zahrnuje anorganické znečištění, organické znečištění a biologické znečištění. Ve skutečném provozu systému může být dominantní jeden typ znečištění nebo může působit více typů znečištění společně. Nejlepší je dokončit úplné testování složení surové vody před uvedením projektu do provozu, aby se identifikoval dominantní typ znečištění a odpovídalo odpovídajícímu schématu předúpravy, čímž se sníží znečištění ze zdroje a prodlouží se životnost membrány.
II. Opatření pro kontrolu znečištění membrán
Kontrola zanášení membrány se řídí hlavně kontrolními opatřeními, která mohou účinně zabránit hromadění nečistot a zpomalit degradaci výkonu.
(I) Předúprava zdroje
|
Typ znečištění |
Kontrolní opatření před úpravou |
|
Anorganické znečištění |
Upravte pH a tvrdost, přidejte inhibitory vodního kamene a použijte multi{0}}mediální/bezpečnostní filtry k zachycení částic. |
|
Organické znečištění |
Koagulace a flokulace, adsorpce aktivního uhlí a časné zachycení velké molekulární organické hmoty. |
|
Biologické znečištění |
Před-dezinfekce, kontrola dusíkatých a fosforových živin a snížení přílivové mikrobiální populace. |
(II)Optimalizace provozních parametrů
Regulací stavu proudění povrchu membrány pomocí dynamiky tekutin se snižuje rychlost akumulace škodlivin. Membránový tok je racionálně řízen a povrchová rychlost je vhodně zvýšena, aby se snížila rychlá migrace rozpuštěných látek na povrch membrány. Přerušovaná evakuace koncentrátu zmírňuje polarizaci koncentrace a snižuje adsorpci a usazování znečišťujících látek. Pro prodloužení životnosti membrány se provádí pravidelné čištění.
(III) Proces čištění
se dělí na konvenční fyzikální čištění a hloubkové chemické čištění:
Konvenční fyzikální čištění, včetně zpětného promývání vodou a čištění vzduch{0}}vodou, pravidelně odstraňuje povrchový anorganický filtrační koláč, který pouze zpomaluje anorganické znečištění a nemůže odstranit organickou adsorpci a biologický sliz.
Pravidelné chemické čištění: Tento proces se spouští periodicky na základě prahové hodnoty diferenčního tlaku. Odstraňuje nečistoty prostřednictvím chemických reakcí a obnovuje propustnost membrány. Běžné nečistoty a čisticí prostředky jsou následující:
|
Druhy znečišťujících látek |
Specifické znečišťující látky |
Čisticí prostředky |
|
Anorganické látky |
Uhličitan vápenatý, soli železa a anorganické koloidy |
Roztoky kyseliny citrónové, chlorovodíkové nebo kyseliny šťavelové s pH 2 |
|
Síran barnatý, síran vápenatý a další těžko rozpustné anorganické soli |
Přibližně 1% roztok EDTA |
|
|
Oorganická hmota |
Tuk, huminové kyseliny, organické koloidy atd. |
Roztok hydroxidu sodného s pH=12 |
|
Tuk a jiné odolné organické nečistoty |
0,1%-0,5% dodecylsulfát sodný, Triton X-100 atd. |
|
|
Protein, škrob, olej, polysacharidy atd. |
0,5%-1,5% proteázy, amylázy atd. |
|
|
Mmikroorganismus |
bakterie, viry atd. |
Přibližně 1% peroxid vodíku nebo 50 ppm roztok chlornanu sodného |
(IV)Optimalizace výběru materiálu membrány
Vnitřní fyzikálně-chemické vlastnosti membránových materiálů určují míru přilnavosti nečistot, toleranci čištění a dlouhodobou{0}}degradaci. Při stejné kvalitě vody a stejných provozních parametrech vlastnosti materiálu membrány přímo určují horní hranici její odolnosti proti usazování.
|
Membránový materiálvlastnosti |
Hlavní úvod |
|
Vlastnosti rozhraní povrchu |
Hydrofilita, izoelektrický bod a drsnost povrchu membrány určují její adsorpční tendenci. Vysoce hydrofilní membrány s nízkou-drsností spoléhají na vodní membránovou bariéru a elektrostatické odpuzování, aby se snížila adsorpce koloidů a organické hmoty, a tím se zmírnilo znečištění u jejich zdroje. |
|
Chemická stabilita |
síla chemického čištění. Membránové materiály odolné vůči kyselinám, zásadám a oxidantům vydrží chemické čištění v plné{1}}intenzitě bez bobtnání nebo oxidačního poškození. |
|
Mechanické konstrukční vlastnosti |
Mechanická pevnost a hustota membrány ovlivňuje její odolnost proti erozi a krystalizačnímu otěru. Vysokopevnostní membránové materiály odolávají vysoké intenzitě čištění a vysokému povrchovému průtoku membránou, čímž trvale brání zahušťování filtračního koláče. |
III. Proč zvolit keramické membrány z karbidu křemíku
Keramické membrány z karbidu křemíku jsou vyrobeny z vysoce čistého- jemného prášku karbidu křemíku pomocí technologie rekrystalizace a slinování, čímž se dosahuje úrovní mikrofiltrace a ultrafiltrace. Vyznačují se vysokým tokem, odolností proti korozi, snadným čištěním a dlouhou životností a v současnosti jsou membránovým materiálem s nejlepší hydrofilností a schopností proti znečištění.
(I) Vynikající hydrofilita membrány z karbidu křemíku
Membránové materiály s lepší hydrofilitou jsou méně náchylné k zanášení a snáze se čistí a obnovují po znečištění. Navíc při stejném hnacím tlaku mají membránové materiály s lepší hydrofilitou vyšší tok vody. Hydrofilita membránových materiálů se často měří kontaktním úhlem. Nanočástice karbidu křemíku během rekrystalizace a slinování nevykazují žádné smrštění ani kapalnou fázi, nakonec tvoří porézní, propojenou síťovou rámcovou strukturu s pórovitostí přesahující 45 %, dosahující ideální hydrofilnosti s úhlem kontaktu s vodou pouze 8 stupňů.
(II) Vynikající chemická stabilita membrány z karbidu křemíku
Membrány z karbidu křemíku mají silnou chemickou odolnost a lze je používat po dlouhou dobu v kyselinách a zásadách, čímž snadno řeší různé problémy s usazováním vodního kamene.
(III) Vynikající vlastnosti proti znečištění membrán z karbidu křemíku
Membrány z karbidu křemíku jsou v současnosti membránovými materiály s nejsilnějším záporným nábojem, které jsou schopné odstraňovat mastnotu a mikroorganismy a mají vynikající vlastnosti proti usazování-.
|
|
|
|
Obrázek - ζ-potenciál různých materiálů keramických membrán |
Obrázek - Test povrchové vody |
|
Zdroj: Farsi, Ali. Katedra chemie a biologie, Univerzita v Aalborgu |
Zdroj: Srovnání propustnost keramické a polymerní membrány a znečištění povrchovou vodou, 2011. Hofs et al. |
Pochopení mechanismů zanášení membrán je klíčem k vědeckému provozu a údržbě membránových systémů. Uvítáme vaši zpětnou vazbu o podmínkách kvality vody a problémech s provozem membrány v sekci komentářů. Jianmo Technology se zaměřuje na výzkum a vývoj, výrobu a kompletní systémové dodávky keramických membrán z karbidu křemíku a poskytuje kompletní -službu řetězce včetně přizpůsobení membránových prvků, integraci systému a optimalizaci provozu a údržby. V případě potřeby nás prosím kdykoli kontaktujte!