Problem koncentracije membrane s nultom emisijom otpadnih voda - stvaranje silikatnog kamenca

Spojevi silicijeve kiseline također su glavna nečistoća u prirodnoj vodi. Često se otope u vodi nakon kontakta sa stijenama koje sadrže silikate i aluminosilikate. Općenito, sadržaj silikatnih spojeva u podzemnim vodama veći je nego u površinskim vodama. Sadržaj SiO2 u konvencionalnim izvorima vode je<50mg/L.

U projektima ponovne uporabe industrijske otpadne vode (osobito u sustavima za ponovnu uporabu kemijske otpadne vode iz ugljena), sadržaj SiO2 u otpadnoj vodi općenito je visok, što uzrokuje stvaranje silikatnog kamenca u sustavima reverzne osmoze, što ozbiljno utječe na životni vijek sustava reverzne osmoze i stabilan rad sustava. .

U trenutačnom vrućem polju s nultom emisijom u Kini, stvaranje kamenca na silikatima jedan je od problema koji je najteže riješiti zbog poteškoća s uklanjanjem SiO2.

RO sustavi su osjetljivi na sadržaj SiO2 jer se SiO2 može polimerizirati u vrlo netopljivi koloidni silicij u zasićenom stanju i taložiti na površini membrane te ga je teško očistiti. Dopuštena koncentracija SiO2 u dijelu RO koncentrata ovisi o produktu topljivosti SiO2, a na nju uvelike utječu temperatura vode i pH.

Topivost SiO2 proporcionalna je temperaturi vode, kao što je 100 mg/L na 25 stupnjeva i 160 mg/L na 40 stupnjeva.

Odnos između topljivosti SiO2 i pH:

Kada je pH=7-8, SiO2 je otopljena silicijeva kiselina, a H2SiO3 i HSiO3- prisutni su u vodi; kada je pH nizak, to je otopina slobodne kiseline ili peptizirano stanje kalcij magnezij silikata; kada je pH visok, ako u vodi ima iona kalcija i magnezija, to je peptizirano stanje kalcij magnezij silikata.

Mohsova tvrdoća kalcijevog karbonata (dijamant je 10) je 3, Mohsova tvrdoća kalcijevog fluorida je 4, a Mohsova tvrdoća silikata povezana je sa sadržajem vode, koji iznosi 4.5-7.5. Silikatni kamenac je najtvrđi među mnogim vrstama kamenca.

Nakon što dođe do stvaranja silikatnog kamenca u sustavu reverzne osmoze, stopa desalinizacije će brzo pasti, izlaz vode će brzo pasti, a stopa desalinizacije sustava značajno će pasti nakon kemijskog čišćenja.

Kada je kamenac jak, razlika tlaka će brzo porasti, pa će čak i koncentrirana vodena rešetka isprati.

Kad se membrana s jakim ljuskama promatra pod mikroskopom, na površini membrane nalaze se sitne ogrebotine (vidi sliku 1), a membrana ima ireverzibilne fizičke ogrebotine. Pogledajte sliku 2 za fotografiju silikatnih ljuski snimljenu elektronskim mikroskopom.

Koncentracija SiO2 u influentu reverzne osmoze određena je maksimalnom topljivošću i višestrukom koncentracijom na strani koncentrirane vode, općenito 20 ppm. Preduvjeti: Kada je sadržaj kisika (DO) u vodi<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.

Većina silicijevog kamenca nastaje zbog prisutnosti aluminija ili željeza u vodi. Željezo i aluminij reagiraju sa silicijem pri čemu nastaju netopivi metalni silikati (aluminijev silikat i željezni silikat), a nastali metalni silikati mijenjaju topljivost SiO2, koji dodatno brzo prlja membranske elemente.

Čak i ako je koncentracija silicija u vodi niska (10 ppm), koncentracija aluminija od 50 ppb uzrokovat će pad performansi sustava.

Ako je silicij prisutan, potrebno je osigurati da u vodi nema aluminija ili željeza, a preporuča se korištenje sigurnosnog filterskog elementa od 1 μm i poduzimanje preventivnih mjera čišćenja kiselinom.

Konvencionalno kemijsko čišćenje u osnovi je neučinkovito za silikatni kamenac, dok fluorovodična kiselina može učinkovito očistiti silikatni kamenac. Čak i pri niskim temperaturama i niskim koncentracijama, fluorovodična kiselina ima dobru topljivost za silikatni kamenac.

Kemijsko čišćenje može se provesti miješanjem {{0}}.1% HF+0.4% HCl ili 0.1% NaF+0.4% HCl.

Bilješka:

(1) Koncentracija otopine za čišćenje mora se prilagoditi prema stvarnoj situaciji onečišćenja. Preporuča se provesti probno čišćenje prije određivanja odgovarajuće koncentracije za čišćenje;

(2) Fluorovodična kiselina je izuzetno korozivna. Udisanje pare ili kontakt s kožom može izazvati neizlječive opekline. Procjenjuje se da osoba koja unese 1,5 g fluorovodične kiseline može izazvati trenutačnu smrt. Udisanje visokokoncentrirane maglice fluorovodične kiseline može izazvati bronhitis i hemoragični plućni edem. Također se može apsorbirati kroz kožu i izazvati ozbiljno trovanje. Stoga se moraju poduzeti zaštitne mjere tijekom kemijskog čišćenja i profesionalci moraju izvršiti operaciju.

(1) Kontrola koncentracije SiO2 u utoku i stope oporavka sustava reverzne osmoze kako bi se smanjila koncentracija SiO2 u koncentratu i izbjeglo prekoračenje produkta topljivosti glavna je metoda za sprječavanje stvaranja kamenca na SiO2;

(2) Usvajanjem dodatnih ili poboljšanih procesa predtretmana, kao što je omekšavanje vapna, može se smanjiti 50% SiO2 u napojnoj vodi ili dodavanjem magnezijevog oksida ili natrijevog aluminata tijekom predtretmana omekšavanja vapnenom sodom kako bi se smanjila koncentracija SiO2 u dotoku;

(3) Ispravno povisite temperaturu vode (nije dopušteno (4) Ispravno povećanje pH ulazne vode pomaže povećati topljivost SiO2 i usporiti stvaranje silikata;

(5) Predtretman ciljanim sredstvom za raspršivanje kamenca za stvaranje kamenca na silicijumu. Maksimalna dopuštena koncentracija SiO2 na strani koncentrirane vode kod različitih disperzanata protiv kamenca je različita. Za detalje se obratite proizvođaču sredstva protiv kamenca;

(6) Koloidni silicij može se ukloniti adsorpcijom pomoću jako alkalne smole za anionsku izmjenu ili uporabom ultrafiltracijske membrane s graničnom molekularnom težinom manjom od 10,000.