Obraščanje membrane je neizogibna težava v vseh sistemih za ločevanje membran med dolgotrajnim-delovanjem. Ta članek bo sistematično razložil vzroke, klasifikacije ter logiko preprečevanja in nadzora umazanije na membrani, nato pa razpravljal o tem, kako zmanjšati umazanijo pri njenem izvoru in poenostaviti čiščenje in vzdrževanje z izkoriščanjem inherentnih lastnosti membranskih materialov.
I. Razvrstitev glavnih komponent membranskega obraščanja
Umazanje membrane se nanaša na pojav pri membranski filtraciji, kjer se mikrodelci, koloidi ali velike molekule topljenca v vodi adsorbirajo in odlagajo na površino membrane ali znotraj membranskih por zaradi fizikalno-kemijskih ali mehanskih učinkov, kar vodi do zmanjšanja velikosti por ali blokade in nepopravljivega zmanjšanja membranskega pretoka in učinkovitosti ločevanja. Upoštevati je treba, da se umazanija membrane začne takoj, ko napajalna raztopina pride v stik z membrano.
Membransko obraščanje vključuje anorgansko, organsko in biološko obraščanje. Pri dejanskem delovanju sistema lahko prevladuje ena vrsta umazanije ali pa lahko več vrst umazanije deluje skupaj. Najbolje je dokončati celotno testiranje sestave surove vode, preden se projekt začne izvajati, da se ugotovi prevladujoča vrsta umazanije in uskladi z ustrezno shemo predobdelave, s čimer se zmanjša obremenitev umazanije iz vira in podaljša življenjska doba membrane.
II. Ukrepi za nadzor obraščanja membran
Nadzor umazanije na membrani v glavnem sledi nadzornim ukrepom, ki lahko učinkovito zavirajo kopičenje umazanije in upočasnijo poslabšanje delovanja.
(I) Predobdelava vira
|
Vrsta onesnaženja |
Nadzorni ukrepi pred obdelavo |
|
Anorgansko onesnaženje |
Prilagodite pH in trdoto, dodajte zaviralce vodnega kamna in uporabite več-medijske/varnostne filtre za lovljenje delcev. |
|
Organsko onesnaženje |
Koagulacija in flokulacija, adsorpcija z aktivnim ogljem in zgodnje prestrezanje organskih snovi velikih molekul. |
|
Biološko onesnaženje |
Pred-dezinfekcija, nadzor dušikovih in fosforjevih hranil ter zmanjšanje vplivne mikrobne populacije. |
(II)Optimizacija obratovalnih parametrov
Z uravnavanjem pretočnega stanja površine membrane z uporabo dinamike tekočin se zmanjša stopnja kopičenja onesnaževal. Membranski tok je racionalno nadzorovan, površinska hitrost pa je ustrezno povečana, da se zmanjša hitra migracija topljencev na površino membrane. Intermitentno odvajanje koncentrata ublaži polarizacijo koncentracije in zmanjša adsorpcijo in odlaganje onesnaževal. Za podaljšanje življenjske dobe membrane se izvaja redno čiščenje.
(III) Postopek čiščenja
delimo na konvencionalno fizično čiščenje in globinsko kemično čiščenje:
Običajno fizično čiščenje, vključno s povratnim izpiranjem z vodo in čiščenjem z zrak-vodo, občasno odstrani površinsko anorgansko filtrirno pogačo, ki samo zadrži anorgansko onesnaženje in ne more odstraniti organske adsorpcije in biološke sluzi.
Redno kemično čiščenje: Ta postopek se občasno sproži glede na prag diferenčnega tlaka. Odstranjuje onesnaževalce s kemičnimi reakcijami in obnavlja prepustnost membrane. Pogosti onesnaževalci in čistilna sredstva so naslednji:
|
Vrste onesnaževal |
Specifična onesnaževala |
Čistilna sredstva |
|
Anorganske snovi |
Kalcijev karbonat, železove soli in anorganski koloidi |
Raztopine citronske kisline, klorovodikove kisline ali oksalne kisline s pH 2 |
|
Barijev sulfat, kalcijev sulfat in druge težko topne anorganske soli |
Približno 1% raztopina EDTA |
|
|
Oorganske snovi |
Maščoba, huminska kislina, organski koloidi itd. |
Raztopina natrijevega hidroksida s pH=12 |
|
Maščoba in drugi trdovratni organski onesnaževalci |
0,1% -0,5% natrijev dodecil sulfat, Triton X-100 itd. |
|
|
Beljakovine, škrob, olje, polisaharidi itd. |
0,5% -1,5% proteaze, amilaze itd. |
|
|
Mmikroorganizem |
bakterije, virusi itd. |
Približno 1 % vodikovega peroksida ali 50 ppm raztopine natrijevega hipoklorita |
(IV)Optimizacija izbire membranskega materiala
Intrinzične fizikalno-kemijske lastnosti membranskih materialov določajo stopnjo adhezije obraščanja, toleranco za čiščenje in dolgoročno-stopnjo razgradnje. Pri enaki kakovosti vode in delovnih parametrih lastnosti materiala membrane neposredno določajo zgornjo mejo odpornosti proti obraščanju.
|
Membranski materiallastnosti |
Glavni uvod |
|
Lastnosti površinskega vmesnika |
Hidrofilnost, izoelektrična točka in površinska hrapavost površine membrane določajo njeno adsorpcijsko tendenco. Visoko hidrofilne membrane z nizko-hrapavostjo se zanašajo na pregrado vodne membrane in elektrostatično odbojnost, da zmanjšajo adsorpcijo koloidov in organskih snovi ter tako ublažijo onesnaženje pri njihovem viru. |
|
Kemijska stabilnost |
moč kemičnega čiščenja. Membranski materiali, odporni na kisline, alkalije in oksidante, lahko prenesejo polno-intenzivno kemično čiščenje brez nabrekanja ali oksidativnih poškodb. |
|
Mehanska strukturna zmogljivost |
Mehanska trdnost in gostota membrane vplivata na njeno odpornost proti eroziji in kristalizacijski abraziji. Membranski materiali visoke trdnosti lahko prenesejo visoko intenzivnost čiščenja in visoko stopnjo površinskega pretoka membrane, kar nenehno zavira zgoščevanje filtrske pogače. |
III. Zakaj izbrati keramične membrane iz silicijevega karbida
Keramične membrane iz silicijevega karbida so izdelane iz-finega prahu silicijevega karbida visoke čistosti s tehnologijo rekristalizacije in sintranja, ki dosega ravni mikrofiltracije in ultrafiltracije. Imajo visoko pretočnost, odpornost proti koroziji, enostavno čiščenje in dolgo življenjsko dobo ter so trenutno membranski material z najboljšo hidrofilnostjo in sposobnostjo proti obraščanju.
(I) Odlična hidrofilnost membrane iz silicijevega karbida
Membranski materiali z boljšo hidrofilnostjo so manj nagnjeni k obraščanju in jih je po onesnaženju lažje očistiti in obnoviti. Poleg tega imajo membranski materiali z boljšo hidrofilnostjo pod enakim pogonskim tlakom večji pretok vode. Hidrofilnost membranskih materialov se pogosto meri s kontaktnim kotom. Nanodelci silicijevega karbida med prekristalizacijo in sintranjem ne kažejo krčenja ali tekoče faze, na koncu pa tvorijo porozno, medsebojno povezano mrežno strukturo ogrodja s poroznostjo, ki presega 45 %, s čimer dosežejo idealno hidrofilnost z vodnim kontaktnim kotom le 8 stopinj.
(II) Odlična kemična stabilnost membrane iz silicijevega karbida
Membrane iz silicijevega karbida imajo močno kemično odpornost in se lahko dolgo časa uporabljajo v kislinah in alkalijah, kar zlahka reši različne težave z vodnim kamnom.
(III) Izjemne lastnosti membran iz silicijevega karbida proti obraščanju
Membrane iz silicijevega karbida so trenutno membranski materiali z najmočnejšim negativnim nabojem, ki lahko odstranijo maščobo in mikroorganizme ter imajo odlične lastnosti proti-obraščanju.
|
|
|
|
Slika - ζ-potencial različnih materialov keramičnih membran |
Slika - Preskus površinske vode |
|
Vir: farsi, Ali. Oddelek za kemijo in bioznanost Univerze v Aalborgu |
Vir: Primerjava z prepustnost keramične in polimerne membrane in obraščanje s površinsko vodo, 2011. Hofs et al. |
Razumevanje mehanizmov obraščanja membran je ključno za znanstveno delovanje in vzdrževanje membranskih sistemov. Veseli bomo vaših povratnih informacij o pogojih kakovosti vode in izzivih delovanja membrane v razdelku za komentarje. Tehnologija Jianmo se osredotoča na raziskave in razvoj, proizvodnjo in celovito sistemsko dostavo keramičnih membran iz silicijevega karbida, ki zagotavlja celotno -verižno storitev, vključno s prilagajanjem membranskih elementov, integracijo sistema ter optimizacijo delovanja in vzdrževanja. Prosimo, kontaktirajte nas kadar koli, če je potrebno!