Проблемът с концентрацията на мембраната с нулеви емисии на отпадъчни води - силикатно отлагане

Съединенията на силициевата киселина също са основен примес в естествената вода. Те често се разтварят във вода след контакт със скали, съдържащи силикати и алумосиликати. Като цяло съдържанието на силикатни съединения в подземните води е по-високо от това в повърхностните води. Съдържанието на SiO2 в конвенционалните водоизточници е<50mg/L.

При проекти за повторно използване на промишлени отпадъчни води (особено системи за повторно използване на въглищни химически отпадъчни води), съдържанието на SiO2 в отпадъчните води обикновено е високо, което причинява образуване на силикатен котлен камък в системите за обратна осмоза, като по този начин сериозно засяга експлоатационния живот на системите за обратна осмоза и стабилната работа на системата .

В настоящото горещо поле с нулеви емисии в Китай, силикатното натрупване е един от най-трудните проблеми за решаване поради трудността при отстраняване на SiO2.

RO системите са чувствителни към съдържанието на SiO2, тъй като SiO2 може да полимеризира в много неразтворим колоиден силиций в наситено състояние и да се отложи върху повърхността на мембраната и е труден за почистване. Допустимата концентрация на SiO2 в секцията RO концентрат зависи от продукта на разтворимост на SiO2 и се влияе силно от температурата на водата и pH.

Разтворимостта на SiO2 е пропорционална на температурата на водата, като например 100 mg/L при 25 градуса и 160 mg/L при 40 градуса.

Връзката между разтворимостта на SiO2 и pH:

Когато pH=7-8, SiO2 е разтворена силициева киселина, а H2SiO3 и HSiO3- присъстват във водата; когато рН е ниско, това е разтвор на свободна киселина или пептизирано състояние на калциево-магнезиев силикат; когато рН е високо, ако във водата има калциеви и магнезиеви йони, това е пептизирано състояние на калциево-магнезиев силикат.

Твърдостта по Моос на калциевия карбонат (диамантът е 10) е 3, твърдостта по Моос на калциевия флуорид е 4, а твърдостта по Моос на силиката е свързана със съдържанието на вода, което е 4.5-7.5. Силикатният котлен камък е най-твърдият сред много видове котлен камък.

След като в системата за обратна осмоза настъпи образуване на силикатен котлен камък, скоростта на обезсоляване ще спадне бързо, изходът на вода ще спадне бързо и скоростта на обезсоляване на системата ще спадне значително след химическо почистване.

Когато образуването на котлен камък е силно, разликата в налягането ще се увеличи бързо и дори концентрираната водна решетка ще се отмие.

Когато мембраната със силно лющене се наблюдава под микроскоп, се откриват фини драскотини по повърхността на мембраната (вижте Фигура 1) и мембраната има необратими физически драскотини. Вижте Фигура 2 за снимка с електронен микроскоп на силикатни люспи.

Концентрацията на SiO2 във входящия поток за обратна осмоза се определя от максималната разтворимост и кратната концентрация от страната на концентрираната вода, обикновено 20 ppm. Предпоставки: Когато съдържанието на кислород (DO) във водата е<0.5mg/L and the pH is <6, the iron ion and aluminum ion content are <0.05mg/L, because the iron and aluminum ion content has a greater impact on silicate scaling.

По-голямата част от натрупването на силициев диоксид се дължи на наличието на алуминий или желязо във водата. Желязото и алуминият реагират със силиция, за да образуват неразтворими метални силикати (алуминиев силикат и железен силикат), а образуваните метални силикати променят разтворимостта на SiO2, което допълнително замърсява мембранните елементи.

Дори ако концентрацията на силиций във водата е ниска (10ppm), концентрацията на алуминий от 50ppb ще доведе до влошаване на производителността на системата.

Ако има силиций, трябва да се гарантира, че във водата няма алуминий или желязо и се препоръчва да се използва защитен филтърен елемент от 1 μm и да се вземат превантивни мерки за киселинно почистване.

Конвенционалното химическо почистване е основно неефективно за силикатна скала, докато флуороводородна киселина може ефективно да почисти силикатната скала. Дори при ниска температура и ниска концентрация, флуороводородна киселина има добра разтворимост за силикатна скала.

Химическото почистване може да се извърши чрез смесване на {{0}}.1% HF+0.4% HCl или 0.1% NaF+0.4% HCl.

Забележка:

(1) Концентрацията на почистващия разтвор трябва да се регулира според действителната ситуация на замърсяване. Препоръчително е да се извърши пробно почистване, преди да се определи подходящата почистваща концентрация;

(2) Флуороводородната киселина е изключително корозивна. Вдишването на пара или контактът с кожата може да причини неизлечими изгаряния. Изчислено е, че човек, погълнал 1,5 g флуороводородна киселина, може да причини незабавна смърт. Вдишването на мъгла с висока концентрация на флуороводородна киселина може да причини бронхит и хеморагичен белодробен оток. Може също да се абсорбира през кожата и да причини сериозно отравяне. Следователно трябва да се вземат предпазни мерки по време на химическото почистване и професионалистите трябва да извършат операцията.

(1) Контролът на концентрацията на SiO2 във входящия поток и степента на възстановяване на системата за обратна осмоза, за да се намали концентрацията на SiO2 в концентрата и да се избегне превишаването на продукта на разтворимост е основният метод за предотвратяване на натрупването на SiO2;

(2) Приемането на допълнителни или подобрени процеси на предварителна обработка, като омекотяване на варовик, може да намали 50% от SiO2 в захранващата вода или добавяне на магнезиев оксид или натриев алуминат по време на предварителната обработка на омекотяване на варовик и сода, за да се намали концентрацията на SiO2 във входящия поток;

(3) Правилно повишаване на температурата на водата (не е позволено (4) Правилното повишаване на рН на входящата вода спомага за увеличаване на разтворимостта на SiO2 и забавя образуването на накип от силикат;

(5) Предварителна обработка с целенасочен дисперсант против котлен камък за силициев диоксид. Максималната разрешена концентрация на SiO2 от страната на концентрираната вода на различните дисперсанти против котлен камък е различна. Моля, консултирайте се с производителя на агента против котлен камък за подробности;

(6) Колоидният силициев диоксид може да бъде отстранен чрез адсорбция с помощта на силно алкална анионообменна смола или чрез използване на ултрафилтрационна мембрана с гранично молекулно тегло по-малко от 10,000.