Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penggunaan-teknologi membran osmosis songsang tekanan tinggi untuk kepekatan dan pengurangan volum lebih lanjut bagi air garam pekat industri telah menjadi aliran utama dalam rawatan air garam-sifar. Walau bagaimanapun, penskalaan telah menjadi salah satu faktor pengehad untuk-kepekatan tinggi dan pengurangan isipadu air yang masuk dalam sistem membran osmosis songsang. Sebab utama untuk ini ialah semasa proses kepekatan tinggi-air yang masuk dalam sistem membran osmosis songsang, kation divalen seperti kalsium, magnesium, barium dan strontium, bersama-sama dengan ion mudah berskala seperti karbonat, sulfat, fosfat, fluorida dan silika larut, terkumpul pada bahagian keadaan osmosis tertumpu tertumpu pada sistem osmosis capaian terbalik. dan penskalaan. Ini membawa kepada kekotoran membran, peningkatan tekanan operasi, kesukaran memulihkan fluks membran, dan dalam kes yang teruk, kerosakan pada lapisan pemisah permukaan membran, menyebabkan sistem tidak berfungsi dan menjadi tidak stabil.
Oleh itu, proses penyingkiran pelembut dan pengerasan yang boleh dipercayai dan cekap untuk air garam pekat merupakan langkah penting dan penting dalam proses kepekatan membran dan pengurangan isipadu membran air garam pekat industri.
1. Mekanisme Tindakbalas Pelembutan Kimia
Untuk air mentah dengan kekerasan yang berbeza-beza, langkah-langkah berikut secara amnya boleh diambil:
(1) Untuk air mentah-kekerasan rendah, laraskan pH dan suhu influen atau gunakan kaedah fizikal untuk menghalang pembentukan skala dan meningkatkan keterlarutan garam yang jarang larut;
(2) Untuk air mentah berkesadahan sederhana-rendah, perencat skala boleh digunakan, tetapi ini hanya berkesan dalam julat tertentu, iaitu Indeks Langeri (LSI) mestilah antara 0 dan 1.8;
(3) Untuk air mentah-kekerasan tinggi, pertukaran ion dan pemendakan kimia diperlukan untuk membuang-ion pembentuk skala.
Untuk jumlah besar air garam pekat-kekerasan tinggi, menggunakan pelembut pertukaran ion dengan kation seperti kalsium dan magnesium akan memerlukan sejumlah besar agen penjanaan semula, mengakibatkan kos operasi yang tinggi dan pencemaran sekunder. Secara amnya, proses rawatan yang paling menjimatkan melibatkan penambahan agen pelembut kimia (natrium hidroksida, kalsium hidroksida, natrium karbonat, dll.) untuk meningkatkan pH air, bertindak balas dengan ion kalsium dan magnesium dalam air garam pekat untuk membentuk mendakan seperti kalsium karbonat dan magnesium hidroksida. Mekanisme tindak balas pelembutan kimia adalah seperti berikut:
Ca2+ + CO32- → CaCO3 ↓
Ca2+ + OH- + HCO3- → CaCO3 ↓ + H2O
Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 ↓
Dalam formula, "↓" menunjukkan bahawa mendakan telah terbentuk, iaitu pepejal terampai. Kapur dan alkali cecair boleh memberikan ion hidroksida yang diperlukan untuk tindak balas; jika ion karbonat dalam air tidak mencukupi, abu soda boleh ditambah untuk menambah ion karbonat.
SiO2 + 2Mg(OH)2↓ → Mg2SiO4↓ + 2H2O
Tindak balas penyingkiran silika adalah lebih kompleks, tetapi ia boleh difahami secara ringkas sebagai-tindak balas kerpasan antara silika dalam air dan magnesium hidroksida yang dijana dalam tindak balas pelembutan. Kemudian,-pemisahan cecair pepejal dicapai melalui kaedah seperti penapisan dan penjelasan untuk mengeluarkan silika.
Ion fluorida, barium, dan strontium dalam air garam pekat juga menimbulkan risiko penskalaan pada membran osmosis songsang. Di bawah keadaan pH tindak balas pelembutan kimia, ion logam berat ini secara serentak akan membentuk mendakan tidak larut yang sepadan (kalsium fluorida, barium sulfat, strontium sulfat, dll.), yang kemudiannya dikeluarkan melalui penapisan.
2. Pemilihan Bahan Tambahan Kimia
Limau (dengan abu soda) atau alkali cair dengan abu soda kedua-duanya boleh digunakan sebagai agen pelembut untuk pengerasan air garam pekat. Tujuan tindak balas adalah untuk menukar ion kalsium dan magnesium dalam air kepada bahan tidak larut masing-masing, yang kemudiannya disingkirkan melalui penapisan, sambil pada masa yang sama mengeluarkan barium, strontium, silika, dll. Kapur adalah lebih murah dan lebih mudah didapati daripada alkali cair, tetapi ia meningkatkan jumlah enapcemar dan memperkenalkan lebih banyak ion kalsium, dengan itu memerlukan amaun presivaita dan ekuitabita.
Jika kepekatan sedia ada bikarbonat + karbonat di dalam air tidak mencukupi untuk memendakan ion kalsium yang diperkenalkan oleh kapur, abu soda mesti ditambah secara berasingan, tetapi abu soda sangat mahal. Menambah alkali cecair tidak akan memperkenalkan ion kalsium. Walau bagaimanapun, adalah perlu untuk mengambil kira bahawa jika kepekatan ion bikarbonat + karbonat dalam air adalah lebih tinggi daripada kepekatan ion kalsium, akan terdapat lebihan kealkalian. Ini akan membawa kepada penggunaan asid yang berlebihan apabila pH resapan lembut perlu diselaraskan kembali kepada neutral, dan terdapat risiko bahawa kekonduksian resapan selepas rawatan membran osmosis songsang tidak akan memenuhi piawaian.
Secara ringkasnya, di bawah kebanyakan keadaan kualiti air (di mana kepekatan ion bikarbonat + karbonat lebih besar daripada kepekatan ion kalsium), menggunakan kapur + alkali cecair sebagai agen pelembut adalah lebih menjimatkan dan munasabah. Apabila air mentah mempunyai kekerasan yang tinggi tetapi kealkalian rendah, menambah hanya alkali cecair adalah optimum. Apabila air mentah mempunyai kealkalian yang sangat tinggi, menambah hanya kapur adalah lebih menjimatkan dan munasabah.
Menambah garam magnesium bertujuan untuk menghilangkan silikon. Tindak balas pelembutan menghasilkan magnesium hidroksida, yang serentak membentuk ko{1}}tidak larut memendakan dengan silika dalam air melalui penjerapan dan tindak balas kimia. Garam magnesium yang tersedia termasuk magnesium oksida dan magnesium klorida. Magnesium oksida biasanya murah dan mudah didapati, tetapi sukar untuk dikendalikan, bertindak balas dengan perlahan, dan memerlukan suhu tertentu. Magnesium klorida agak lebih mahal, tetapi ia mudah larut dan boleh dijadikan larutan akueus, menjadikannya mudah untuk dikendalikan dan bertindak balas dengan cepat. Dalam kebanyakan kes, ion magnesium dalam air garam pekat adalah mencukupi untuk mendakan silika, tetapi dalam sumber air khas, garam magnesium dan alkali cecair yang mencukupi perlu ditambah untuk mengeluarkan silika.
3. Kesan Melembutkan Bahan Kimia
Mengambil contoh pelembutan air sisa farmaseutikal, air mentah adalah air sisa selepas rawatan biologi anaerobik dan perlu ditumpukan menggunakan proses osmosis songsang tiub cakera (DTRO). Air mempunyai kekerasan total yang tinggi dan kealkalian jumlah, dan kandungan silika yang rendah. Untuk mengelakkan penskalaan ion kalsium dan magnesium pada bahagian air pekat semasa rawatan-kepekatan dan pengurangan volum tinggi DTRO, pelembutan kimia diperlukan untuk menghilangkan kekerasan.
Berdasarkan ciri-ciri air sisa farmaseutikal, cecair alkali (30% larutan natrium hidroksida) dipilih sebagai agen pelembut kimia. Sebabnya adalah seperti berikut: Jumlah kekerasan air mentah ialah 1100-1500 mg/L, dengan kekerasan kalsium melebihi kekerasan magnesium, manakala jumlah kealkalian ialah 2300-2500 mg/L. Di bawah keadaan beralkali, ion bikarbonat dan karbonat dalam air mentah adalah mencukupi untuk bertindak balas dengan semua ion kalsium dalam air untuk membentuk mendakan kalsium karbonat, sekali gus menghilangkan kekerasan kalsium sepenuhnya. Pada masa yang sama, semua ion magnesium bertindak balas dengan ion hidroksida berlebihan dalam larutan alkali untuk menghasilkan mendakan magnesium hidroksida, dan membawa beberapa silika daripada air dalam tindak balas kerpasan bersama, dengan itu menghilangkan kekerasan magnesium dan beberapa silika.
Berdasarkan data sebelum dan selepas pelembutan, dapat dilihat bahawa pelembutan kimia mencapai kadar penyingkiran 97% jumlah kekerasan daripada air mentah, dan kekerasan air produk yang dilembutkan adalah kurang daripada 100 mg/L, memenuhi keperluan untuk kekerasan air yang masuk dalam kepekatan dan proses rawatan pengurangan volum peralatan membran DTRO.
Dalam kepekatan membran air garam pekat industri dan rawatan pengurangan isipadu, pelembutan kimia adalah teknologi rawatan yang sangat cekap, menjimatkan dan praktikal untuk penyingkiran kekerasan.
