Membranbegroing er et uunngåelig problem i alle membranseparasjonssystemer under lang-drift. Denne artikkelen vil systematisk forklare årsakene, klassifiseringene og forebyggings- og kontrolllogikken til membranbegroing, og deretter diskutere hvordan man kan redusere begroing ved kilden og forenkle rengjøring og vedlikehold ved å utnytte de iboende egenskapene til membranmaterialer.
I. Klassifisering av hovedkomponenter i membranbegroing
Membranbegroing refererer til fenomenet i membranfiltrering der mikropartikler, kolloider eller store oppløste molekyler i vann adsorberes og avsettes på membranoverflaten eller i membranporene på grunn av fysisk-kjemiske eller mekaniske effekter, noe som fører til porestørrelsesreduksjon eller blokkering og en irreversibel reduksjon i membranfluks. Det skal bemerkes at membranbegroing begynner så snart tilførselsløsningen kommer i kontakt med membranen.
Membranbegroing inkluderer uorganisk begroing, organisk begroing og biologisk begroing. I faktisk systemdrift kan én type begroing være dominerende, eller flere typer begroing kan virke sammen. Det er best å fullføre full sammensetningstesting av råvann før prosjektet settes i drift for å identifisere den dominerende begroingstypen og matche den tilsvarende forbehandlingsordningen, og dermed redusere begroingsbelastningen fra kilden og forlenge membranens levetid.
II. Membranbegroing kontrolltiltak
Membranbegroingskontroll følger hovedsakelig kontrolltiltakene som effektivt kan hemme akkumulering av begroing og forsinke ytelsesforringelse.
(I) Kilde forbehandling
|
Forurensningstype |
Forbehandlingskontrolltiltak |
|
Uorganisk forurensning |
Juster pH og hardhet, legg til avleiringshemmere og bruk multi-medier/sikkerhetsfiltre for å fange partikler. |
|
Organisk forurensning |
Koagulering og flokkulering, adsorpsjon av aktivert karbon og tidlig avskjæring av stort molekylært organisk materiale. |
|
Biologisk forurensning |
Pre-desinfeksjon, kontroll av nitrogen- og fosfornæringsstoffer og reduksjon av innflytende mikrobiell populasjon. |
(II)Optimalisering av driftsparametere
Ved å regulere strømningstilstanden til membranoverflaten ved hjelp av fluiddynamikk, reduseres hastigheten på forurensningsakkumulering. Membranfluksen er rasjonelt kontrollert, og overflatehastigheten økes passende for å redusere den raske migreringen av oppløste stoffer til membranoverflaten. Intermitterende evakuering av konsentrat lindrer konsentrasjonspolarisering og reduserer adsorpsjon og avsetning av forurensende stoffer. Regelmessig rengjøring er implementert for å forlenge membranens levetid.
(III) Rengjøringsprosess
er delt inn i konvensjonell fysisk rengjøring og dyp kjemisk rengjøring:
Konvensjonell fysisk rengjøring, inkludert vanntilbakeskylling og luft-vannskrubbing, fjerner med jevne mellomrom den uorganiske filterkaken på overflaten, som bare forsinker uorganisk forurensning og ikke kan fjerne organisk adsorpsjon og biologisk slim.
Regelmessig kjemisk rengjøring: Denne prosessen initieres med jevne mellomrom basert på differensialtrykkterskelen. Det fjerner forurensninger gjennom kjemiske reaksjoner, og gjenoppretter membranpermeabiliteten. Vanlige forurensninger og rengjøringsmidler er som følger:
|
Typer forurensninger |
Spesifikke forurensninger |
Rengjøringsmidler |
|
Uorganiske stoffer |
Kalsiumkarbonat, jernsalter og uorganiske kolloider |
Sitronsyre-, saltsyre- eller oksalsyreløsninger med en pH på 2 |
|
Bariumsulfat, kalsiumsulfat og andre tungtløselige uorganiske salter |
Omtrent 1 % EDTA-løsning |
|
|
Organisk materie |
Fett, humussyre, organiske kolloider, etc. |
Natriumhydroksidløsning med pH=12 |
|
Fett og andre gjenstridige organiske forurensninger |
0,1%-0,5% natriumdodecylsulfat, Triton X-100, etc. |
|
|
Protein, stivelse, olje, polysakkarider, etc. |
0,5%-1,5% protease, amylase, etc. |
|
|
Mikroorganisme |
bakterier, virus osv. |
Omtrent 1 % hydrogenperoksid eller 50 ppm natriumhypoklorittløsning |
(IV)Optimalisering av valg av membranmateriale
De iboende fysisk-kjemiske egenskapene til membranmaterialer bestemmer begroingsadhesjonshastigheten, rengjøringstoleransen og den langsiktige-nedbrytningshastigheten. Under de samme vannkvalitets- og driftsparametrene bestemmer egenskapene til membranmaterialet direkte den øvre grensen for dets bunnstoffbestandighet.
|
Membranmaterialeeiendommer |
Hovedinnledning |
|
Egenskaper for overflategrensesnitt |
Hydrofilisiteten, det isoelektriske punktet og overflateruheten til membranoverflaten bestemmer dens adsorpsjonstendens. Svært hydrofile membraner og membraner med lav-ruhet er avhengig av vannmembranbarrieren og elektrostatisk frastøting for å redusere adsorpsjonen av kolloider og organisk materiale, og dermed redusere forurensning ved kilden. |
|
Kjemisk stabilitet |
styrken til kjemisk rengjøring. Membranmaterialer som er motstandsdyktige mot syrer, alkalier og oksidanter, tåler kjemisk rengjøring i full-intensitet uten hevelse eller oksidativ skade. |
|
Mekanisk strukturell ytelse |
Membranens mekaniske styrke og tetthet påvirker dens motstand mot erosjon og krystallisasjonsslitasje. Membranmaterialer med høy-styrke tåler høy rengjøringsintensitet og høy membranoverflatestrømningshastighet, og hindrer kontinuerlig fortykning av filterkaken. |
III. Hvorfor velge keramiske silisiumkarbidmembraner
Keramiske membraner av silisiumkarbid er laget av fint-silisiumkarbidpulver med høy renhet gjennom rekrystalliserings- og sintringsteknologi, som oppnår mikrofiltrerings- og ultrafiltreringsnivåer. De har høy fluks, korrosjonsbestandighet, enkel rengjøring og lang levetid, og er for tiden membranmaterialet med de beste hydrofilisitetene og bunnstoffegenskapene.
(I) Utmerket hydrofilisitet av silisiumkarbidmembran
Membranmaterialer med bedre hydrofilisitet er mindre utsatt for begroing og er lettere å rengjøre og gjenopprette etter begroing. Videre, under samme drivtrykk, har membranmaterialer med bedre hydrofilisitet en høyere vannfluks. Hydrofilisiteten til membranmaterialer måles ofte ved kontaktvinkelen. Silisiumkarbidnanopartikler, under omkrystallisering og sintring, viser ingen krymping eller væskefase, og danner til slutt en porøs, sammenkoblet nettverksstruktur med en porøsitet som overstiger 45 %, og oppnår ideell hydrofilisitet med en vannkontaktvinkel på bare 8 grader.
(II) Utmerket kjemisk stabilitet av silisiumkarbidmembran
Silisiumkarbidmembraner har sterk kjemikaliebestandighet og kan brukes lenge i syrer og alkalier, og løser lett ulike avleiringsproblemer.
(III) De enestående bunnhindrende egenskapene til silisiumkarbidmembraner
Silisiumkarbidmembraner er for tiden membranmaterialene med den sterkeste negative ladningen, i stand til å fjerne fett og mikroorganismer, og har utmerkede anti-begroingsegenskaper.
|
|
|
|
Figur - ζ-potensialet til ulike keramiske membranmaterialer |
Figur - Overflatevannstest |
|
Kilde: Farsi, Ali. Institutt for kjemi og biovitenskap, Aalborg Universitet |
Kilde: Sammenligning av keramisk og polymer membranpermeabilitet og begroing ved bruk av overflatevann, 2011. Hofs et al. |
Å forstå mekanismer for begroing av membraner er nøkkelen til vitenskapelig drift og vedlikehold av membransystemer. Vi tar gjerne imot tilbakemeldinger om vannkvalitetsforhold og membrandriftsutfordringer i kommentarfeltet. Jianmo Technology fokuserer på FoU, produksjon og komplett systemleveranse av keramiske silisiumkarbidmembraner, og gir en full -kjedetjeneste inkludert tilpasning av membranelementer, systemintegrasjon og drift- og vedlikeholdsoptimalisering. Ta gjerne kontakt med oss når som helst ved behov!