Преглед на силикатното скалиране
Силициевите съединения са основен примес в естествената вода, често се разтварят във вода при контакт със скали, съдържащи силикати и алумосиликати. Подпочвените води обикновено съдържат повече силициеви съединения, отколкото повърхностните води, като съдържанието на SiO2 в конвенционалните водоизточници обикновено<50 mg/L.
При проекти за повторно използване на промишлени отпадъчни води (особено системи за повторно използване на въглищни химически отпадъчни води), общо взето високото съдържание на SiO2 в отпадъчните води лесно води до образуване на силикатен котлен камък в системите за обратна осмоза, което сериозно засяга техния живот и стабилна работа.
В понастоящем популярното поле с нулев-разряд в Китай, силикатният накип е един от най-трудните проблеми за решаване поради трудността при отстраняване на SiO2.
Механизъм на силикатно образуване на котлен камък
RO системите са силно чувствителни към съдържанието на SiO2, тъй като в наситено състояние SiO2 може да полимеризира в силно неразтворим колоиден силициев диоксид, отлагайки се върху повърхността на мембраната и оказвайки трудно почистване. Допустимата концентрация на SiO2 в секцията за концентрат на RO (рециркулиращ въздух) зависи от продукта на разтворимост на SiO2 и се влияе силно от температурата на водата и pH.
Разтворимостта на SiO2 е право пропорционална на температурата на водата; например, разтворимостта е 100 mg/L при 25 градуса и 160 mg/L при 40 градуса.
Връзката между разтворимостта на SiO2 и pH:
При pH 7–8, SiO2 съществува като разтворена силициева киселина, с H2SiO3 и HSiO3- присъстващи във водата. При по-ниско рН той съществува като разтвор на свободна киселина или в колоидно състояние на калциево-магнезиев силикат. При по-високо pH, ако калциевите и магнезиевите йони присъстват във водата, тя съществува в колоидно състояние на калциево-магнезиев силикат.
Характеристики и опасности от силикатни накипи
Калциевият карбонат има твърдост по Моос (диамантът е 10) 3, калциевият флуорид има твърдост по Моос 4, а силикатът има твърдост по Моос, свързана със съдържанието на вода, варираща от 4,5 до 7,5. Силикатният котлен камък е най-твърдият от всички видове котлен камък.
След като в системата за обратна осмоза настъпи образуването на силикатен котлен камък, скоростта на обезсоляване и скоростта на потока на пермеата бързо ще намалеят, а степента на обезсоляване ще спадне значително дори след химическо почистване.
Силното образуване на котлен камък може да причини бързо повишаване на разликата в налягането и дори да доведе до изтичане на ситото за концентрат.
Микроскопско наблюдение на мембрани с големи люспи разкрива фини драскотини по повърхността на мембраната, което показва необратимо физическо увреждане.
Изисквания за концентрации на SiO2 и други йони в захранващата вода
Концентрацията на SiO2 във водата за захранване с обратна осмоза се определя въз основа на максималната разтворимост от страната на концентрата и коефициента на концентрация и обикновено е 20 ppm. Предварителни условия: Кислород (DO) < 0,5 mg/L, pH < 6 и концентрации на железни и алуминиеви йони < 0,05 mg/L, тъй като съдържанието на железни и алуминиеви йони оказва значително влияние върху силикатния котлен камък.
Влиянието на желязото, алуминия и др. върху силикатния нагар
Силициевият котлен камък се получава най-вече поради наличието на алуминий или желязо във водата. Желязото и алуминият реагират със силиций, за да образуват неразтворими метални силикати (алуминиев силикат и железен силикат). Тези метални силикати променят разтворимостта на SiO2, като допълнително ускоряват замърсяването на мембраната.
Дори при ниски концентрации на силиций (10 ppm), концентрации на алуминий от 50 ppb могат да влошат производителността на системата.
Ако има силиций, уверете се, че водата не съдържа алуминий или желязо и използвайте 1 μm защитна филтърна касета, заедно с превантивно киселинно почистване.
Почистващ силикатен котлен камък
Конвенционалното химическо почистване е до голяма степен неефективно срещу силикатния котлен камък, докато флуороводородната киселина е много ефективна. Дори при ниски температури и концентрации флуороводородната киселина показва добра способност за разтваряне на силикатния котлен камък.
Химическото почистване може да се извърши с помощта на смес от 0,1% HF и 0,4% HCl или 0,1% NaF и 0,4% HCl.
Забележка:
(1) Концентрацията на почистващия разтвор трябва да се регулира според действителната степен на замърсяване. Препоръчително е да се извърши пробно почистване, за да се определи подходящата концентрация.
(2) Флуороводородната киселина е изключително корозивна. Вдишването на неговите пари или контакт с кожата може да причини изгаряния, които трудно се лекуват. Смята се, че поглъщането на 1,5 g флуороводородна киселина може да причини незабавна смърт. Вдишването на високи концентрации на мъгла от флуороводородна киселина може да причини бронхит и хеморагичен белодробен оток. Може да се абсорбира и през кожата, причинявайки тежко отравяне. Поради това трябва да се вземат предпазни мерки по време на химическото почистване и операцията трябва да се извършва от квалифициран персонал.
Предотвратяване на образуването на силикатен котлен камък
(1) Контролът на концентрацията на SiO2 в захранващата вода и скоростта на възстановяване на системата за обратна осмоза, за да се намали концентрацията на SiO2 в концентрата и да се предотврати превишаването на продукта на разтворимост е основният метод за предотвратяване на натрупването на SiO2;
(2) Приемането на подобрени или подобрени процеси на предварителна обработка, като омекотяване на варовик, може да намали SiO2 в захранващата вода с 50%, или добавяне на магнезиев оксид или натриев алуминат по време на предварителната обработка за омекотяване на калцинирана сода, за да се намали концентрацията на SiO2 в захранващата вода;
(3) Подходящо повишаване на температурата на водата (но без превишаване на определените граници). (4) Подходящото повишаване на рН на входящия поток помага да се увеличи разтворимостта на SiO2 и да се забави образуването на накип от силикат;
(5) Добавяне на инхибитор за котлен камък специално за силициев диоксид по време на предварителната обработка. Максимално допустимата концентрация на SiO2 от страната на концентрата варира в зависимост от инхибитора на котления камък. Моля, консултирайте се с производителя на инхибитора за котлен камък за подробности;
(6) Колоидният силициев диоксид може да бъде отстранен чрез адсорбция със силно алкална анионообменна смола или чрез използване на ултрафилтрационна мембрана с намалено молекулно тегло до по-малко от 10 000.