Επισκόπηση της κλιμάκωσης πυριτικού
Οι ενώσεις του πυριτίου είναι μια σημαντική ακαθαρσία στο φυσικό νερό, που συχνά διαλύεται στο νερό κατά την επαφή με πετρώματα που περιέχουν πυριτικά και αργιλοπυριτικά άλατα. Τα υπόγεια ύδατα περιέχουν γενικά περισσότερες ενώσεις πυριτίου από τα επιφανειακά ύδατα, με περιεκτικότητα σε SiO2 σε συμβατικές πηγές νερού συνήθως<50 mg/L.
Σε έργα επαναχρησιμοποίησης βιομηχανικών λυμάτων (ειδικά συστήματα επαναχρησιμοποίησης χημικών λυμάτων άνθρακα), η γενικά υψηλή περιεκτικότητα σε SiO2 στα λύματα οδηγεί εύκολα σε απολέπιση πυριτίου σε συστήματα αντίστροφης όσμωσης, επηρεάζοντας σοβαρά τη διάρκεια ζωής και τη σταθερή λειτουργία τους.
Στο δημοφιλές επί του παρόντος πεδίο μηδενικής-εκφόρτισης στην Κίνα, η κλιμάκωση του πυριτίου είναι ένα από τα πιο δύσκολα προβλήματα επίλυσης λόγω της δυσκολίας στην αφαίρεση του SiO2.
Μηχανισμός Κλίμακας Πυριτικού
Τα συστήματα RO είναι πολύ ευαίσθητα στην περιεκτικότητα σε SiO2 επειδή, σε κορεσμένη κατάσταση, το SiO2 μπορεί να πολυμεριστεί σε εξαιρετικά αδιάλυτο κολλοειδές πυρίτιο, εναποθέτοντας στην επιφάνεια της μεμβράνης και αποδεικνύεται δύσκολο να καθαριστεί. Η επιτρεπόμενη συγκέντρωση του SiO2 στο συμπυκνωμένο τμήμα του RO (Ανακυκλοφορούμενος Αέρας) εξαρτάται από το προϊόν διαλυτότητας του SiO2 και επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία του νερού και το pH.
Η διαλυτότητα του SiO2 είναι ευθέως ανάλογη με τη θερμοκρασία του νερού. Για παράδειγμα, η διαλυτότητα είναι 100 mg/L στους 25 βαθμούς και 160 mg/L στους 40 βαθμούς.
Η σχέση μεταξύ διαλυτότητας SiO2 και pH:
Σε pH 7–8, το SiO2 υπάρχει ως διαλυμένο πυριτικό οξύ, με H2SiO3 και HSiO3- να υπάρχουν στο νερό. Σε χαμηλότερο pH, υπάρχει ως διάλυμα ελεύθερου οξέος ή σε κολλοειδή κατάσταση πυριτικού ασβεστίου μαγνησίου. Σε υψηλότερο pH, εάν υπάρχουν ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου στο νερό, υπάρχει σε μια κολλοειδή κατάσταση πυριτικού ασβεστίου μαγνησίου.
Χαρακτηριστικά και κίνδυνοι απολέπισης πυριτικών αλάτων
Το ανθρακικό ασβέστιο έχει σκληρότητα Mohs (το διαμάντι είναι 10) 3, το φθοριούχο ασβέστιο έχει σκληρότητα Mohs 4 και το πυριτικό έχει σκληρότητα Mohs που σχετίζεται με την περιεκτικότητα σε νερό, που κυμαίνεται από 4,5 έως 7,5. Η πυριτική κλίμακα είναι η σκληρότερη από όλους τους τύπους αλάτων.
Μόλις συμβεί απολέπιση πυριτικού άλατος σε ένα σύστημα αντίστροφης όσμωσης, ο ρυθμός αφαλάτωσης και ο ρυθμός ροής του διηθήματος θα μειωθούν γρήγορα και ο ρυθμός αφαλάτωσης θα μειωθεί σημαντικά ακόμη και μετά τον χημικό καθαρισμό.
Η έντονη απολέπιση μπορεί να προκαλέσει ταχεία αύξηση της διαφοράς πίεσης και μπορεί να οδηγήσει ακόμη και στην έκπλυση της οθόνης του συμπυκνώματος.
Η μικροσκοπική παρατήρηση μεμβρανών με μεγάλη κλίμακα αποκαλύπτει λεπτές γρατσουνιές στην επιφάνεια της μεμβράνης, υποδεικνύοντας μη αναστρέψιμη φυσική βλάβη.
Απαιτήσεις για συγκεντρώσεις SiO2 και άλλων ιόντων στο νερό τροφοδοσίας
Η συγκέντρωση SiO2 στο νερό τροφοδοσίας αντίστροφης όσμωσης προσδιορίζεται με βάση τη μέγιστη διαλυτότητα στην πλευρά του συμπυκνώματος και τον παράγοντα συγκέντρωσης και είναι γενικά 20 ppm. Προϋποθέσεις: Οξυγόνο (DO) < 0,5 mg/L, pH < 6 και συγκεντρώσεις ιόντων σιδήρου και αργιλίου < 0,05 mg/L, καθώς η περιεκτικότητα σε ιόντα σιδήρου και αλουμινίου έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απολέπιση των πυριτικών αλάτων.
Η επίδραση του σιδήρου, του αλουμινίου κ.λπ. στην απολέπιση πυριτικών αλάτων
Η απολέπιση του πυριτίου συμβαίνει κυρίως λόγω της παρουσίας αλουμινίου ή σιδήρου στο νερό. Ο σίδηρος και το αλουμίνιο αντιδρούν με το πυρίτιο για να σχηματίσουν αδιάλυτα μεταλλικά πυριτικά (πυριτικό αργίλιο και πυριτικό σίδηρο). Αυτά τα μεταλλικά πυριτικά αλλοιώνουν τη διαλυτότητα του SiO2, επιταχύνοντας περαιτέρω τη ρύπανση της μεμβράνης.
Ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις πυριτίου (10 ppm), συγκεντρώσεις αλουμινίου 50 ppb μπορούν να υποβαθμίσουν την απόδοση του συστήματος.
Εάν υπάρχει πυρίτιο, βεβαιωθείτε ότι το νερό είναι απαλλαγμένο από αλουμίνιο ή σίδηρο και χρησιμοποιήστε μια κασέτα φίλτρου ασφαλείας 1 μm, μαζί με προληπτικό καθαρισμό με οξύ.
Ζυγαριά καθαρισμού πυριτικού
Ο συμβατικός χημικός καθαρισμός είναι σε μεγάλο βαθμό αναποτελεσματικός έναντι των πυριτικών αλάτων, ενώ το υδροφθορικό οξύ είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό. Ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες και συγκεντρώσεις, το υδροφθορικό οξύ παρουσιάζει καλή διαλυτική ισχύ για τα πυριτικά άλατα.
Ο χημικός καθαρισμός μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας ένα μείγμα 0,1% HF και 0,4% HCl ή 0,1% NaF και 0,4% HCl.
Σημείωμα:
(1) Η συγκέντρωση του διαλύματος καθαρισμού πρέπει να ρυθμίζεται σύμφωνα με τον πραγματικό βαθμό ρύπανσης. Συνιστάται η διεξαγωγή δοκιμαστικού καθαρισμού για τον προσδιορισμό της κατάλληλης συγκέντρωσης.
(2) Το υδροφθορικό οξύ είναι εξαιρετικά διαβρωτικό. Η εισπνοή των ατμών του ή η επαφή με το δέρμα μπορεί να προκαλέσει εγκαύματα που είναι δύσκολο να επουλωθούν. Υπολογίζεται ότι η κατάποση 1,5 g υδροφθορικού οξέος μπορεί να προκαλέσει άμεσο θάνατο. Η εισπνοή υψηλών συγκεντρώσεων υδροφθορικού οξέος μπορεί να προκαλέσει βρογχίτιδα και αιμορραγικό πνευμονικό οίδημα. Μπορεί επίσης να απορροφηθεί μέσω του δέρματος, προκαλώντας σοβαρή δηλητηρίαση. Επομένως, κατά τον χημικό καθαρισμό πρέπει να λαμβάνονται προστατευτικά μέτρα και η λειτουργία πρέπει να εκτελείται από εξειδικευμένο προσωπικό.
Πρόληψη απολέπισης πυριτικού άλατος
(1) Ο έλεγχος της συγκέντρωσης SiO2 στο νερό τροφοδοσίας και του ρυθμού ανάκτησης του συστήματος αντίστροφης όσμωσης για τη μείωση της συγκέντρωσης SiO2 στο συμπύκνωμα και την αποτροπή της υπέρβασης του προϊόντος διαλυτότητας είναι η κύρια μέθοδος για την πρόληψη της απολέπισης του SiO2.
(2) Η υιοθέτηση βελτιωμένων ή βελτιωμένων διεργασιών προεπεξεργασίας, όπως η αποσκλήρυνση με ασβέστη, μπορεί να μειώσει το SiO2 στο νερό τροφοδοσίας κατά 50%, ή η προσθήκη οξειδίου του μαγνησίου ή αργιλικού νατρίου κατά τη διάρκεια της προεπεξεργασίας αποσκλήρυνσης ανθρακικής σόδας για μείωση της συγκέντρωσης SiO2 στο νερό τροφοδοσίας.
(3) Κατάλληλη αύξηση της θερμοκρασίας του νερού (αλλά όχι υπέρβαση των καθορισμένων ορίων). (4) Η κατάλληλη αύξηση του pH της εισροής συμβάλλει στην αύξηση της διαλυτότητας του SiO2 και στην επιβράδυνση της απολέπισης του πυριτίου.
(5) Προσθήκη αναστολέα αλάτων ειδικά για απολέπιση πυριτίου κατά την προεπεξεργασία. Η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση SiO2 στην πλευρά του συμπυκνώματος ποικίλλει ανάλογα με τον αναστολέα αλάτων. Συμβουλευτείτε τον κατασκευαστή του αναστολέα αλάτων για λεπτομέρειες.
(6) Το κολλοειδές πυρίτιο μπορεί να αφαιρεθεί με προσρόφηση με μια ισχυρά βασική ρητίνη ανταλλαγής ανιόντων ή χρησιμοποιώντας μια μεμβράνη υπερδιήθησης με μοριακό βάρος κομμένο σε λιγότερο από 10.000.