Забруднення мембрани є неминучою проблемою в усіх системах розділення мембран під час тривалої -експлуатації. У цій статті систематично пояснюються причини, класифікація та логіка запобігання та контролю забруднення мембрани, а потім обговорюється, як зменшити забруднення в його джерелі та спростити очищення та технічне обслуговування за рахунок використання властивостей мембранних матеріалів.
I. Класифікація основних компонентів мембранного забруднення
Забруднення мембрани означає явище мембранної фільтрації, коли мікрочастинки, колоїди або великі молекули розчиненої речовини у воді адсорбуються та осідають на поверхні мембрани або в порах мембрани внаслідок фізико-хімічних або механічних впливів, що призводить до зменшення розміру пор або блокування та незворотного зниження потоку через мембрану та ефективності розділення. Слід зазначити, що засмічення мембрани починається, як тільки живильний розчин вступає в контакт з мембраною.
Мембранні забруднення включають неорганічні забруднення, органічні забруднення та біологічні забруднення. У реальній роботі системи один тип забруднення може бути домінуючим, або декілька типів забруднення можуть діяти разом. Найкраще завершити випробування повного складу сирої води перед введенням проекту в експлуатацію, щоб визначити домінуючий тип забруднення та підібрати відповідну схему попередньої обробки, тим самим зменшивши навантаження забруднення з джерела та продовживши термін служби мембрани.
II. Заходи контролю засмічення мембрани
Контроль забруднення мембрани в основному слідує за заходам контролю, які можуть ефективно перешкоджати накопиченню забруднення та затримувати погіршення продуктивності.
(I) Попередня обробка джерела
|
Тип забруднення |
Заходи контролю перед обробкою |
|
Неорганічні забруднення |
Відрегулюйте рН і жорсткість, додайте інгібітори накипу та використовуйте мульти{0}}фільтри/захисні фільтри, щоб уловлювати частки. |
|
Органічне забруднення |
Коагуляція та флокуляція, адсорбція активованим вугіллям та раннє перехоплення великомолекулярної органічної речовини. |
|
Біологічне забруднення |
Попередня-дезінфекція, контроль азотних і фосфорних поживних речовин і зменшення популяції впливових мікробів. |
(II)Оптимізація робочих параметрів
Регулюючи стан потоку поверхні мембрани за допомогою гідродинаміки, швидкість накопичення забруднюючих речовин зменшується. Мембранний потік раціонально контролюється, а поверхнева швидкість відповідно збільшується, щоб зменшити швидку міграцію розчинених речовин до поверхні мембрани. Періодична евакуація концентрату зменшує поляризацію концентрації та зменшує адсорбцію та осадження забруднюючих речовин. Для продовження терміну служби мембрани реалізується регулярне очищення.
(III) Процес очищення
поділяються на звичайну фізичну чистку і глибоку хімічну чистку:
Звичайне фізичне очищення, включаючи зворотне промивання водою та повітря-водоочищення, періодично видаляє поверхневий неорганічний фільтрувальний осад, який лише затримує неорганічне забруднення та не може видалити органічну адсорбцію та біологічний слиз.
Регулярне хімічне очищення: цей процес запускається періодично на основі порогового значення перепаду тиску. Він видаляє забруднення шляхом хімічних реакцій, відновлюючи проникність мембрани. Загальні забруднювачі та засоби для чищення:
|
Види забруднюючих речовин |
Специфічні забруднювачі |
Чистячі засоби |
|
Неорганічні речовини |
Карбонат кальцію, солі заліза та неорганічні колоїди |
Розчини лимонної кислоти, соляної кислоти або щавлевої кислоти з pH 2 |
|
Сульфат барію, сульфат кальцію та інші важкорозчинні неорганічні солі |
Приблизно 1% розчин EDTA |
|
|
Oорганічна речовина |
Жир, гумінові кислоти, органічні колоїди та ін. |
Розчин гідроксиду натрію з pH=12 |
|
Жир та інші стійкі органічні забруднення |
0,1%-0,5% додецилсульфат натрію, Тритон Х-100 та ін. |
|
|
Білок, крохмаль, олія, полісахариди та ін. |
0,5%-1,5% протеази, амілази та ін. |
|
|
Mмікроорганізм |
бактерії, віруси та ін. |
Приблизно 1% перекису водню або 50 ppm розчину гіпохлориту натрію |
(IV)Оптимізація вибору матеріалу мембрани
Внутрішні фізико-хімічні властивості мембранних матеріалів визначають швидкість адгезії забруднення, стійкість до чищення та -швидкість тривалого розкладання. За однакової якості води та робочих параметрів характеристики матеріалу мембрани безпосередньо визначають верхню межу її стійкості до забруднення.
|
Мембранний матеріалвластивості |
Основний вступ |
|
Властивості поверхні розділу |
Гідрофільність, ізоелектрична точка та шорсткість поверхні мембрани визначають її адсорбційну тенденцію. Мембрани з високою гідрофільністю та низькою -шорсткістю покладаються на бар’єр водяної мембрани та електростатичне відштовхування, щоб зменшити адсорбцію колоїдів і органічних речовин, таким чином пом’якшуючи забруднення в джерелі. |
|
Хімічна стійкість |
сила хімічного очищення. Мембранні матеріали, стійкі до кислот, лугів і окислювачів, можуть витримувати повну-інтенсивне хімічне очищення без набухання чи окисного пошкодження. |
|
Механічні структурні характеристики |
Механічна міцність і щільність мембрани впливають на її стійкість до ерозії та кристалізаційного стирання. Високо-мембранні матеріали витримують високу інтенсивність очищення та високу швидкість потоку поверхні мембрани, постійно перешкоджаючи згущенню фільтраційної осаду. |
III. Чому варто вибрати керамічні мембрани з карбіду кремнію
Керамічні мембрани з карбіду кремнію виготовляються з високо{0}}чистого порошку карбіду кремнію за допомогою технології перекристалізації та спікання, що забезпечує рівні мікрофільтрації та ультрафільтрації. Вони мають високу текучу здатність, стійкість до корозії, легке очищення та тривалий термін служби, і в даний час є мембранним матеріалом з найкращою гідрофільністю та здатністю проти обростання.
(I) Відмінна гідрофільність мембрани з карбіду кремнію
Мембранні матеріали з кращою гідрофільністю менш схильні до забруднення, їх легше чистити та відновлювати після забруднення. Крім того, за однакового рушійного тиску мембранні матеріали з кращою гідрофільністю мають більший потік води. Гідрофільність мембранних матеріалів часто вимірюють контактним кутом. Наночастинки карбіду кремнію під час перекристалізації та спікання не виявляють усадки або рідкої фази, в кінцевому підсумку утворюючи пористу, взаємопов’язану мережеву каркасну структуру з пористістю понад 45%, досягаючи ідеальної гідрофільності з кутом контакту з водою лише 8 градусів.
(II) Чудова хімічна стабільність мембрани з карбіду кремнію
Мембрани з карбіду кремнію мають сильну хімічну стійкість і можуть тривалий час використовуватися в кислотах і лугах, легко вирішуючи різні проблеми утворення накипу.
(III) Надзвичайні властивості мембран з карбіду кремнію проти обростання
Мембрани з карбіду кремнію наразі є мембранними матеріалами з найсильнішим негативним зарядом, здатними видаляти жир і мікроорганізми та мають чудові властивості проти-забруднення.
|
|
|
|
Рисунок - ζ-потенціал різних керамічних мембранних матеріалів |
Малюнок - Випробування поверхневих вод |
|
Джерело: фарсі, Алі. Факультет хімії та біологічних наук Ольборзького університету |
Джерело: Порівняння проникність керамічної та полімерної мембрани і забруднення з використанням поверхневих вод, 2011. Hofs et al. |
Розуміння механізмів забруднення мембран є ключовим для наукової експлуатації та обслуговування мембранних систем. Ми вітаємо ваші відгуки про умови якості води та проблеми з роботою мембрани в розділі коментарів. Jianmo Technology зосереджена на дослідженні та розробці, виробництві та повній системі доставки керамічних мембран із карбіду кремнію, надаючи повний -сервіс ланцюга, включаючи налаштування мембранних елементів, системну інтеграцію та оптимізацію експлуатації та обслуговування. Будь ласка, не соромтеся звертатися до нас у будь-який час, якщо це необхідно!