Tinjauan Silicate Scaling
Sebatian silika adalah kekotoran utama dalam air semulajadi, sering membubarkan air apabila bersentuhan dengan batuan yang mengandungi silikat dan aluminosilicates. Air bawah tanah umumnya mengandungi lebih banyak sebatian silika daripada air permukaan, dengan kandungan SiO2 dalam sumber air konvensional biasanya<50 mg/L.
Dalam projek penggunaan semula air sisa perindustrian (terutamanya sistem penggunaan semula air kumbahan kimia arang batu), kandungan SiO2 yang umumnya tinggi dalam air kumbahan dengan mudah membawa kepada silikon skala dalam sistem osmosis terbalik, memberi kesan yang teruk kepada jangka hayat dan operasi yang stabil.
Dalam bidang pelepasan sifar - yang kini popular di China, skala silikat adalah salah satu masalah yang paling sukar untuk diselesaikan kerana kesukaran membuang SiO2.
Mekanisme penskalaan silikat
Sistem RO sangat sensitif terhadap kandungan SiO2 kerana, dalam keadaan tepu, SiO2 dapat memolimerikan ke dalam silika koloid yang sangat tidak larut, mendepositkan pada permukaan membran dan membuktikan sukar untuk dibersihkan. Kepekatan SiO2 yang dibenarkan di bahagian pekat RO (udara berulang) bergantung kepada produk kelarutan SiO2 dan sangat dipengaruhi oleh suhu air dan pH.
Kelarutan SiO2 adalah berkadar terus dengan suhu air; Sebagai contoh, kelarutan adalah 100 mg/L pada 25 darjah dan 160 mg/L pada 40 darjah.
Hubungan antara kelarutan SiO2 dan ph:
Pada pH 7-8, SiO2 wujud sebagai asid silicic terlarut, dengan H2Sio3 dan Hsio3- hadir di dalam air. Pada pH yang lebih rendah, ia wujud sebagai larutan asid bebas atau dalam keadaan koloid kalsium magnesium silikat. Pada pH yang lebih tinggi, jika ion kalsium dan magnesium terdapat di dalam air, ia wujud dalam keadaan koloid kalsium magnesium silikat.
Ciri -ciri dan bahaya skala silikat
Kalsium karbonat mempunyai kekerasan Mohs (berlian adalah 10) daripada 3, kalsium fluorida mempunyai kekerasan Mohs 4, dan silikat mempunyai kekerasan Mohs yang berkaitan dengan kandungan air, dari 4.5 hingga 7.5. Skala silikat adalah yang paling sukar dari semua jenis skala.
Sebaik sahaja penskalaan silikat berlaku dalam sistem osmosis terbalik, kadar penyahgaraman dan kadar aliran permeat akan berkurangan dengan cepat, dan kadar penyahgaraman akan jatuh dengan ketara walaupun selepas pembersihan kimia.
Penskalaan yang teruk boleh menyebabkan peningkatan pesat dalam perbezaan tekanan, dan bahkan mungkin membawa kepada pembasmian skrin pekat.
Pemerhatian mikroskopik membran yang sangat teruk mendedahkan calar halus pada permukaan membran, yang menunjukkan kerosakan fizikal yang tidak dapat dipulihkan.
Keperluan untuk SiO2 dan kepekatan ion lain di dalam air suapan
Kepekatan SiO2 dalam air suapan osmosis terbalik ditentukan berdasarkan kelarutan maksimum pada sisi pekat dan faktor kepekatan, dan umumnya 20 ppm. Prasyarat: Oksigen (DO) <0.5 mg/L, pH <6, dan kepekatan ion besi dan aluminium <0.05 mg/L, kerana kandungan besi dan aluminium ion mempunyai kesan yang signifikan terhadap skala silikat.
Pengaruh besi, aluminium, dan lain -lain, pada skala silikat
Silika skala kebanyakannya berlaku kerana kehadiran aluminium atau besi di dalam air. Besi dan aluminium bertindak balas dengan silikon untuk membentuk silicates logam yang tidak larut (aluminium silikat dan silikat besi). Silicates logam ini mengubah kelarutan SiO2, terus mempercepatkan fouling membran.
Walaupun pada kepekatan silikon yang rendah (10 ppm), kepekatan aluminium 50 ppb dapat merendahkan prestasi sistem.
Jika silikon hadir, pastikan air bebas daripada aluminium atau besi, dan gunakan kartrij penapis keselamatan 1 μm, bersama -sama dengan pembersihan asid pencegahan.
Pembersihan skala silikat
Pembersihan kimia konvensional sebahagian besarnya tidak berkesan terhadap skala silikat, manakala asid hidrofluorik sangat berkesan. Walaupun pada suhu dan kepekatan yang rendah, asid hidrofluorik mempamerkan kuasa larut yang baik untuk skala silikat.
Pembersihan kimia boleh dilakukan menggunakan campuran 0.1% HF dan 0.4% HCl, atau 0.1% NAF dan 0.4% HCl.
Catatan:
(1) Kepekatan penyelesaian pembersihan mesti diselaraskan mengikut tahap fouling sebenar. Adalah disyorkan untuk menjalankan pembersihan percubaan untuk menentukan kepekatan yang sesuai.
(2) Asid hidrofluorik sangat menghakis. Penyedutan wap atau sentuhan kulitnya boleh menyebabkan luka bakar yang sukar untuk sembuh. Dianggarkan bahawa pengambilan 1.5g asid hidrofluorik boleh menyebabkan kematian segera. Penyedutan kepekatan tinggi kabut asid hidrofluorik boleh menyebabkan edema pulmonari bronkitis dan hemorrhagic. Ia juga boleh diserap melalui kulit, menyebabkan keracunan yang teruk. Oleh itu, langkah -langkah perlindungan mesti diambil semasa pembersihan kimia, dan operasi mesti dilakukan oleh kakitangan yang berkelayakan.
Pencegahan skala silikat
(1) Mengawal kepekatan SiO2 dalam air suapan dan kadar pemulihan sistem osmosis terbalik untuk mengurangkan kepekatan SiO2 dalam pekat dan menghalangnya daripada melebihi produk kelarutan adalah kaedah utama untuk mencegah penskalaan SiO2;
(2) Mengadopsi proses pretreatment yang dipertingkatkan atau bertambah baik, seperti pelembut kapur, dapat mengurangkan SiO2 dalam air suapan sebanyak 50%, atau menambah magnesium oksida atau natrium aluminate semasa kapur - soda abu pelindung abu pelarut untuk mengurangkan kepekatan SIO2 dalam air suapan;
(3) dengan sewajarnya meningkatkan suhu air (tetapi tidak melebihi had yang ditentukan). (4) dengan sewajarnya meningkatkan pH yang berpengaruh membantu meningkatkan kelarutan SiO2 dan melambatkan skala silikat;
(5) Menambah perencat skala khusus untuk skala silika semasa pretreatment. Kepekatan SiO2 maksimum yang dibenarkan pada sisi pekat berbeza -beza bergantung kepada perencat skala. Sila rujuk pengeluar inhibitor skala untuk maklumat lanjut;
(6) Silika koloid boleh dikeluarkan dengan penjerapan dengan resin pertukaran anion yang kuat atau dengan menggunakan membran ultrafiltrasi dengan potongan berat molekul kepada kurang daripada 10,000.