Загрязнение мембраны — неизбежная проблема всех систем мембранного разделения при длительной-эксплуатации. В этой статье будут систематически объясняться причины, классификации, а также логика предотвращения и контроля загрязнения мембран, а затем обсуждаться, как уменьшить загрязнение в его источнике и упростить очистку и обслуживание, используя присущие свойства мембранных материалов.
I. Классификация основных компонентов мембранных загрязнений
Загрязнением мембраны называют явление мембранной фильтрации, при котором микрочастицы, коллоиды или крупные молекулы растворенных веществ в воде адсорбируются и откладываются на поверхности мембраны или внутри пор мембраны из-за физико-химических или механических воздействий, что приводит к уменьшению размера пор или их закупорке, а также необратимому снижению потока через мембрану и эффективности разделения. Следует отметить, что засорение мембраны начинается, как только питательный раствор вступает в контакт с мембраной.
Мембранное загрязнение включает неорганическое загрязнение, органическое загрязнение и биологическое загрязнение. В реальной работе системы может преобладать один тип загрязнения или могут действовать одновременно несколько типов загрязнения. Лучше всего завершить полное тестирование состава сырой воды до ввода проекта в эксплуатацию, чтобы определить доминирующий тип загрязнения и подобрать соответствующую схему предварительной очистки, тем самым уменьшая нагрузку от источника загрязнения и продлевая срок службы мембраны.
II. Меры борьбы с мембранным загрязнением
Контроль загрязнения мембраны в основном основан на мерах контроля, которые могут эффективно препятствовать накоплению загрязнений и задерживать ухудшение характеристик.
(I) Предварительная обработка источника
|
Тип загрязнения |
Меры контроля перед обработкой |
|
Неорганическое загрязнение |
Отрегулируйте pH и жесткость, добавьте ингибиторы накипи и используйте мульти-фильтры/фильтры безопасности для улавливания частиц. |
|
Органическое загрязнение |
Коагуляция и флокуляция, адсорбция активированным углем и ранний перехват крупномолекулярных органических веществ. |
|
Биологическое загрязнение |
Предварительная-дезинфекция, контроль содержания азота и фосфора, а также сокращение популяции попадающих микробов. |
(II)Оптимизация рабочих параметров
Регулируя состояние потока поверхности мембраны с помощью гидродинамики, снижается скорость накопления загрязняющих веществ. Мембранный поток рационально контролируется, а скорость поверхности соответственно увеличивается, чтобы уменьшить быструю миграцию растворенных веществ к поверхности мембраны. Прерывистая откачка концентрата уменьшает концентрационную поляризацию и уменьшает адсорбцию и осаждение загрязняющих веществ. Для продления срока службы мембраны проводится регулярная очистка.
(III) Процесс очистки
делятся на традиционную физическую очистку и глубокую химическую очистку:
Обычная физическая очистка, включая обратную промывку водой и очистку воздухом-водой, периодически удаляет поверхностный неорганический фильтрационный осадок, который только задерживает неорганические загрязнения и не может удалить органическую адсорбцию и биологическую слизь.
Регулярная химическая очистка. Этот процесс запускается периодически в зависимости от порогового значения перепада давления. Он удаляет загрязнения посредством химических реакций, восстанавливая проницаемость мембраны. Распространенными загрязнителями и чистящими средствами являются следующие:
|
Виды загрязнителей |
Конкретные загрязнители |
Чистящие средства |
|
Неорганические вещества |
Карбонат кальция, соли железа и неорганические коллоиды |
Растворы лимонной кислоты, соляной кислоты или щавелевой кислоты с pH 2. |
|
Сульфат бария, сульфат кальция и другие труднорастворимые неорганические соли. |
Примерно 1% раствор ЭДТА |
|
|
Oорганическое вещество |
Жиры, гуминовые кислоты, органические коллоиды и т. д. |
Раствор гидроксида натрия с pH=12 |
|
Жир и другие стойкие органические загрязнения. |
0,1%-0,5% додецилсульфат натрия, Тритон Х-100 и др. |
|
|
Белок, крахмал, масло, полисахариды и т. д. |
0,5%-1,5% протеазы, амилазы и т. д. |
|
|
Mмикроорганизм |
бактерии, вирусы и т. д. |
Примерно 1% перекиси водорода или раствор гипохлорита натрия с концентрацией 50 ppm. |
(IV)Оптимизация выбора материала мембраны
Собственные физико-химические свойства мембранных материалов определяют скорость адгезии загрязнения, устойчивость к очистке и скорость долгосрочного-разложения. При одинаковом качестве воды и рабочих параметрах характеристики материала мембраны напрямую определяют верхний предел ее противообрастающей устойчивости.
|
Мембранный материалхарактеристики |
Основное введение |
|
Свойства интерфейса поверхности |
Гидрофильность, изоэлектрическая точка и шероховатость поверхности мембраны определяют ее склонность к адсорбции. Мембраны с высокой гидрофильностью и низкой-шероховатостью основаны на водном мембранном барьере и электростатическом отталкивании, которые уменьшают адсорбцию коллоидов и органических веществ, тем самым уменьшая загрязнение в его источнике. |
|
Химическая стабильность |
сила химической очистки. Мембранные материалы, устойчивые к кислотам, щелочам и окислителям, могут выдерживать полную-химическую очистку без набухания и окислительного повреждения. |
|
Механические структурные характеристики |
Механическая прочность и плотность мембраны влияют на ее устойчивость к эрозии и кристаллизационному истиранию. Высокопрочные мембранные материалы-выдерживают высокую интенсивность очистки и высокую скорость поверхностного потока через мембрану, постоянно препятствуя утолщению фильтрационной корки. |
III. Почему стоит выбрать керамические мембраны из карбида кремния
Керамические мембраны из карбида кремния изготавливаются из мелкодисперсного порошка карбида кремния высокой-чистоты с помощью технологии рекристаллизации и спекания, обеспечивающей уровни микрофильтрации и ультрафильтрации. Они обладают высокой текучестью, коррозионной стойкостью, легкостью чистки и длительным сроком службы и в настоящее время являются мембранным материалом с наилучшей гидрофильностью и противообрастающими свойствами.
(I) Отличная гидрофильность мембраны из карбида кремния.
Мембранные материалы с более высокой гидрофильностью менее склонны к загрязнению, их легче очищать и восстанавливать после загрязнения. Кроме того, при одинаковом движущем давлении мембранные материалы с более высокой гидрофильностью имеют более высокий поток воды. Гидрофильность мембранных материалов часто измеряют по углу смачивания. Наночастицы карбида кремния во время рекристаллизации и спекания не проявляют усадки или жидкой фазы, в конечном итоге образуя пористую, взаимосвязанную сетчатую каркасную структуру с пористостью, превышающей 45%, достигая идеальной гидрофильности с углом контакта с водой всего 8 градусов.
(II) Отличная химическая стабильность мембраны из карбида кремния.
Мембраны из карбида кремния обладают высокой химической стойкостью и могут длительное время использоваться в кислотах и щелочах, легко решая различные проблемы, связанные с образованием накипи.
(III) Выдающиеся противообрастающие свойства мембран из карбида кремния.
Мембраны из карбида кремния в настоящее время представляют собой мембранные материалы с самым сильным отрицательным зарядом, способные удалять жир и микроорганизмы и обладающие превосходными противо-свойствами против обрастания.
|
|
|
|
Рисунок - ζ-потенциал различных керамических мембранных материалов |
Рисунок - Испытание поверхностных вод |
|
Источник: Фарси, Али. Кафедра химии и биологических наук Ольборгского университета |
Источник: Сравнение проницаемость керамических и полимерных мембран и загрязнение поверхностными водами, 2011. Hofs et al. |
Понимание механизмов загрязнения мембран является ключом к научной эксплуатации и обслуживанию мембранных систем. Мы будем рады вашим отзывам о состоянии качества воды и проблемах в работе мембран в разделе комментариев. Компания Jianmo Technology специализируется на исследованиях и разработках, производстве и комплексной поставке керамических мембран из карбида кремния, предоставляя полную -цепочку услуг, включая настройку мембранных элементов, системную интеграцию, а также оптимизацию эксплуатации и технического обслуживания. Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам в любое время, если это необходимо!