L'encrassement de la membrana és un problema inevitable en tots els sistemes de separació de membranes durant el funcionament-a llarg termini. En aquest article s'explicaran sistemàticament les causes, classificacions i la lògica de prevenció i control de l'encrassement de la membrana, i després discutirà com reduir l'encrassement en el seu origen i simplificar la neteja i el manteniment aprofitant les propietats inherents dels materials de la membrana.
I. Classificació dels components principals de l'incrustació de la membrana
L'encrasament de la membrana es refereix al fenomen de la filtració de membrana on micropartícules, col·loides o molècules de solut grans a l'aigua s'adsorbeixen i es dipositen a la superfície de la membrana o dins dels porus de la membrana a causa d'efectes fisicoquímics o mecànics, provocant una reducció o bloqueig de la mida dels porus i una disminució irreversible del flux de membrana i el rendiment de la separació. Cal tenir en compte que l'encrassement de la membrana comença tan bon punt la solució d'alimentació entra en contacte amb la membrana.
La contaminació de la membrana inclou la contaminació inorgànica, la contaminació orgànica i la contaminació biològica. En el funcionament real del sistema, un tipus d'incrustació pot ser dominant, o diversos tipus d'incrustació poden actuar conjuntament. El millor és completar la prova completa de la composició de l'aigua bruta abans de posar en funcionament el projecte per identificar el tipus de contaminació dominant i fer coincidir l'esquema de pretractament corresponent, reduint així la càrrega de contaminació de la font i allargant la vida útil de la membrana.
II. Mesures de control de la contaminació de la membrana
El control de la contaminació de la membrana segueix principalment les mesures de control que poden inhibir eficaçment l'acumulació d'encrasses i retardar la degradació del rendiment.
(I) Pretractament de la font
|
Tipus de contaminació |
Mesures de control del pretractament |
|
Contaminació inorgànica |
Ajusteu el pH i la duresa, afegiu inhibidors d'escala i utilitzeu filtres multi-multimèdia/de seguretat per atrapar partícules. |
|
Contaminació orgànica |
Coagulació i floculació, adsorció de carbó activat i intercepció primerenca de gran matèria orgànica molecular. |
|
Contaminació biològica |
Pre-desinfecció, control dels nutrients de nitrogen i fòsfor i reducció de la població microbiana influent. |
(II)Optimització dels paràmetres de funcionament
Mitjançant la regulació de l'estat de flux de la superfície de la membrana mitjançant la dinàmica de fluids, es redueix la taxa d'acumulació de contaminants. El flux de membrana es controla racionalment i la velocitat superficial s'augmenta adequadament per reduir la ràpida migració de soluts a la superfície de la membrana. L'evacuació intermitent del concentrat alleuja la polarització de la concentració i redueix l'adsorció i la deposició de contaminants. S'implementa una neteja regular per allargar la vida útil de la membrana.
(III) Procés de neteja
es divideixen en neteja física convencional i neteja química profunda:
La neteja física convencional, com ara el rentat a contracor i el fregament d'aire{0}}aigua, elimina periòdicament el pastís del filtre inorgànic de la superfície, que només retarda la contaminació inorgànica i no pot eliminar l'adsorció orgànica i el llim biològic.
Neteja química regular: aquest procés s'inicia periòdicament en funció del llindar de pressió diferencial. Elimina els contaminants mitjançant reaccions químiques, restaurant la permeabilitat de la membrana. Els contaminants i agents de neteja habituals són els següents:
|
Tipus de contaminants |
Contaminants específics |
Agents de neteja |
|
Substàncies inorgàniques |
Carbonat de calci, sals de ferro i col·loides inorgànics |
Solucions d'àcid cítric, àcid clorhídric o àcid oxàlic amb un pH de 2 |
|
Sulfat de bari, sulfat de calci i altres sals inorgàniques poc solubles |
Solució d'EDTA a l'1% aproximadament |
|
|
Omatèria orgànica |
Greix, àcid húmic, col·loides orgànics, etc. |
Solució d'hidròxid de sodi amb pH=12 |
|
Greixos i altres contaminants orgànics persistents |
0,1% -0,5% dodecil sulfat de sodi, Triton X-100, etc. |
|
|
Proteïnes, midó, oli, polisacàrids, etc. |
0,5%-1,5% de proteasa, amilasa, etc. |
|
|
Microorganisme |
bacteris, virus, etc. |
Aproximadament 1% de peròxid d'hidrogen o 50 ppm de solució d'hipoclorit de sodi |
(IV)Optimització de la selecció del material de la membrana
Les propietats fisicoquímiques intrínseques dels materials de membrana determinen la taxa d'adhesió a l'encrassement, la tolerància a la neteja i la taxa de degradació a llarg termini{0}. Sota la mateixa qualitat de l'aigua i paràmetres de funcionament, les característiques del material de la membrana determinen directament el límit superior de la seva resistència a l'antifouling.
|
Material de membranapropietats |
Introducció principal |
|
Propietats de la interfície superficial |
La hidrofilicitat, el punt isoelèctric i la rugositat superficial de la superfície de la membrana determinen la seva tendència a l'adsorció. Les membranes altament hidròfiles i de baixa-rugositat depenen de la barrera de la membrana d'aigua i de la repulsió electrostàtica per reduir l'adsorció de col·loides i matèria orgànica, mitigant així la contaminació a la seva font. |
|
Estabilitat química |
la força de la neteja química. Els materials de membrana resistents als àcids, àlcalis i oxidants poden suportar una neteja química d'intensitat-total sense inflor ni danys oxidatius. |
|
Rendiment estructural mecànic |
La resistència mecànica i la densitat de la membrana afecten la seva resistència a l'erosió i l'abrasió per cristal·lització. Els materials de membrana-d'alta resistència poden suportar una gran intensitat de neteja i un alt cabal de superfície de la membrana, inhibint contínuament l'espessiment del pastís del filtre. |
III. Per què triar membranes ceràmiques de carbur de silici
Les membranes ceràmiques de carbur de silici estan fetes de pols fina de carbur de silici d'alta-puresa mitjançant tecnologia de recristal·lització i sinterització, aconseguint nivells de microfiltració i ultrafiltració. Presenten un alt flux, resistència a la corrosió, fàcil neteja i llarga vida útil, i actualment són el material de membrana amb les millors capacitats d'hidrofilia i antifouling.
(I) Excel·lent hidrofilicitat de la membrana de carbur de silici
Els materials de membrana amb millor hidrofilicitat són menys propensos a l'encrassement i són més fàcils de netejar i restaurar després de l'encrassement. A més, sota la mateixa pressió de conducció, els materials de membrana amb millor hidrofilicitat tenen un flux d'aigua més elevat. La hidrofilicitat dels materials de la membrana sovint es mesura per l'angle de contacte. Les nanopartícules de carbur de silici, durant la recristal·lització i la sinterització, no presenten contracció ni fase líquida, formant finalment una estructura de xarxa porosa i interconnectada amb una porositat superior al 45%, aconseguint una hidrofilicitat ideal amb un angle de contacte amb l'aigua de només 8 graus.
(II) Excel·lent estabilitat química de la membrana de carbur de silici
Les membranes de carbur de silici tenen una forta resistència química i es poden utilitzar durant molt de temps en àcids i àlcalis, solucionant fàcilment diversos problemes d'escala.
(III) Les excel·lents propietats antifouling de les membranes de carbur de silici
Les membranes de carbur de silici són actualment els materials de membrana amb la càrrega negativa més forta, capaços d'eliminar greixos i microorganismes i tenen excel·lents propietats anti-incrustacions.
|
|
|
|
Figura - ζ-potencial de diversos materials de membrana ceràmica |
Figura - Prova d'aigua superficial |
|
Font: Farsi, Ali. Departament de Química i Biociència, Universitat d'Aalborg |
Font: Comparació de permeabilitat de la membrana ceràmica i polimèrica i contaminació amb aigua superficial, 2011. Hofs et al. |
La comprensió dels mecanismes de contaminació de la membrana és clau per al funcionament científic i el manteniment dels sistemes de membrana. Agraïm els vostres comentaris sobre les condicions de qualitat de l'aigua i els reptes de funcionament de la membrana a la secció de comentaris. Jianmo Technology se centra en la R+D, la producció i el lliurament de sistemes complets de membranes ceràmiques de carbur de silici, proporcionant un servei complet de -cadena que inclou la personalització d'elements de membrana, la integració del sistema i l'optimització de l'operació i el manteniment. Si us plau, no dubteu a contactar amb nosaltres en qualsevol moment si cal!