Замърсяването на мембраните е неизбежен проблем във всички системи за разделяне на мембрани по време на дългосрочна-работа. Тази статия ще обясни систематично причините, класификациите и логиката за предотвратяване и контрол на замърсяването на мембраната и след това ще обсъди как да намалим замърсяването при неговия източник и да опростим почистването и поддръжката чрез използване на присъщите свойства на мембранните материали.
I. Класификация на основните компоненти на мембранното замърсяване
Замърсяването на мембраната се отнася до явлението при мембранна филтрация, при което микрочастици, колоиди или големи молекули на разтворено вещество във вода се адсорбират и отлагат върху повърхността на мембраната или в порите на мембраната поради физикохимични или механични ефекти, което води до намаляване на размера на порите или блокиране и необратимо намаляване на мембранния поток и ефективността на разделяне. Трябва да се отбележи, че замърсяването на мембраната започва веднага щом захранващият разтвор влезе в контакт с мембраната.
Замърсяването на мембраната включва неорганично замърсяване, органично замърсяване и биологично замърсяване. При действителна работа на системата един тип замърсяване може да бъде доминиращ или множество видове замърсяване могат да действат заедно. Най-добре е да завършите тестването на пълния състав на суровата вода, преди проектът да бъде пуснат в експлоатация, за да се идентифицира доминиращият тип замърсяване и да се съобрази със съответната схема за предварителна обработка, като по този начин се намали замърсяването от източника и се удължи експлоатационният живот на мембраната.
II. Мерки за контрол на замърсяването на мембраната
Контролът на замърсяването на мембраната следва главно мерките за контрол, които могат ефективно да възпрепятстват натрупването на замърсяване и да забавят влошаването на производителността.
(I) Предварителна обработка на източника
|
Тип замърсяване |
Мерки за контрол преди третирането |
|
Неорганично замърсяване |
Регулирайте рН и твърдостта, добавете инхибитори на котлен камък и използвайте мулти-медийни/защитни филтри, за да уловите частици. |
|
Органично замърсяване |
Коагулация и флокулация, адсорбция с активен въглен и ранно улавяне на големи молекулярни органични вещества. |
|
Биологично замърсяване |
Пред{0}}дезинфекция, контрол на азотни и фосфорни хранителни вещества и намаляване на влиятелната микробна популация. |
(II)Оптимизиране на работните параметри
Чрез регулиране на състоянието на потока на повърхността на мембраната с помощта на динамика на течностите, скоростта на натрупване на замърсители се намалява. Мембранният поток се контролира рационално и повърхностната скорост е подходящо увеличена, за да се намали бързата миграция на разтворените вещества към повърхността на мембраната. Периодичното евакуиране на концентрата облекчава поляризацията на концентрацията и намалява адсорбцията и отлагането на замърсители. Извършва се редовно почистване, за да се удължи живота на мембраната.
(III) Процес на почистване
се разделят на конвенционално физическо почистване и дълбоко химическо почистване:
Конвенционалното физическо почистване, включително обратно промиване с вода и въздушно-водно почистване, периодично отстранява повърхностната неорганична филтърна утайка, което само забавя неорганичното замърсяване и не може да премахне органичната адсорбция и биологичната слуз.
Редовно химическо почистване: Този процес се инициира периодично въз основа на прага на диференциалното налягане. Отстранява замърсителите чрез химични реакции, възстановявайки пропускливостта на мембраната. Често срещаните замърсители и почистващи агенти са както следва:
|
Видове замърсители |
Специфични замърсители |
Почистващи препарати |
|
Неорганични вещества |
Калциев карбонат, железни соли и неорганични колоиди |
Разтвори на лимонена киселина, солна киселина или оксалова киселина с pH 2 |
|
Бариев сулфат, калциев сулфат и други слабо разтворими неорганични соли |
Приблизително 1% разтвор на EDTA |
|
|
Oорганична материя |
Мазнини, хуминова киселина, органични колоиди и др. |
Разтвор на натриев хидроксид с pH=12 |
|
Мазнини и други упорити органични замърсители |
0,1%-0,5% натриев додецилсулфат, Triton X-100 и др. |
|
|
Протеин, нишесте, масло, полизахариди и др. |
0,5%-1,5% протеаза, амилаза и др. |
|
|
Mмикроорганизъм |
бактерии, вируси и др. |
Приблизително 1% водороден пероксид или 50 ppm разтвор на натриев хипохлорит |
(IV)Оптимизиране на избора на мембранен материал
Вътрешните физикохимични свойства на мембранните материали определят степента на адхезия на замърсяване, толерантността към почистване и дългосрочната-скорост на разграждане. При същото качество на водата и експлоатационни параметри, характеристиките на мембранния материал директно определят горната граница на неговата устойчивост срещу замърсяване.
|
Мембранен материалсвойства |
Основно въведение |
|
Свойства на интерфейса на повърхността |
Хидрофилността, изоелектричната точка и грапавостта на повърхността на мембраната определят нейната склонност към адсорбция. Силно хидрофилните мембрани с ниска -грапавина разчитат на бариерата на водната мембрана и електростатичното отблъскване, за да намалят адсорбцията на колоиди и органична материя, като по този начин смекчават замърсяването при неговия източник. |
|
Химическа стабилност |
силата на химическото почистване. Мембранните материали, устойчиви на киселини, основи и оксиданти, могат да издържат на пълно-интензивно химическо почистване без подуване или окислително увреждане. |
|
Механично структурно изпълнение |
Механичната якост и плътност на мембраната влияят върху нейната устойчивост на ерозия и абразия при кристализация. Мембранните материали с висока -якост могат да издържат на висока интензивност на почистване и висока скорост на повърхностния поток на мембраната, непрекъснато възпрепятствайки удебеляването на филтърната утайка. |
III. Защо да изберете керамични мембрани от силициев карбид
Керамичните мембрани от силициев карбид са направени от фин прах от силициев карбид с висока-чистота чрез технология за прекристализация и синтероване, постигайки нива на микрофилтрация и ултрафилтрация. Те се отличават с висок поток, устойчивост на корозия, лесно почистване и дълъг живот и в момента са мембранният материал с най-добра хидрофилност и противообрастващи способности.
(I) Отлична хидрофилност на мембраната от силициев карбид
Мембранните материали с по-добра хидрофилност са по-малко склонни към замърсяване и са по-лесни за почистване и възстановяване след замърсяване. Освен това, при същото движещо налягане, мембранните материали с по-добра хидрофилност имат по-висок воден поток. Хидрофилността на мембранните материали често се измерва чрез контактния ъгъл. Наночастиците от силициев карбид по време на прекристализация и синтероване не показват свиване или течна фаза, като в крайна сметка образуват пореста, взаимосвързана мрежова рамкова структура с порьозност над 45%, постигайки идеална хидрофилност с контактен ъгъл на вода от само 8 градуса.
(II) Отлична химическа стабилност на мембраната от силициев карбид
Мембраните от силициев карбид имат силна химическа устойчивост и могат да се използват дълго време в киселини и основи, като лесно решават различни проблеми с котлен камък.
(III) Изключителните противообрастващи свойства на мембраните от силициев карбид
Мембраните от силициев карбид понастоящем са мембранните материали с най-силен отрицателен заряд, способни да отстраняват мазнини и микроорганизми и имат отлични свойства против-замърсяване.
|
|
|
|
Фигура - ζ-потенциал на различни керамични мембранни материали |
Фигура - Тест за повърхностни води |
|
Източник: фарси, Али. Катедра по химия и биологични науки, Университет в Олборг |
Източник: Сравнение на пропускливост на керамични и полимерни мембрани и замърсяване с използване на повърхностни води, 2011 г. Hofs et al. |
Разбирането на механизмите за замърсяване на мембраните е от ключово значение за научното функциониране и поддръжка на мембранни системи. Приветстваме вашите отзиви относно условията на качеството на водата и предизвикателствата при работата на мембраната в раздела за коментари. Jianmo Technology се фокусира върху научноизследователска и развойна дейност, производство и цялостна системна доставка на керамични мембрани от силициев карбид, предоставяйки пълна -верижна услуга, включително персонализиране на мембранни елементи, системна интеграция и оптимизиране на експлоатацията и поддръжката. Моля, не се колебайте да се свържете с нас по всяко време, ако е необходимо!