ภาพรวมของการปรับขนาดซิลิเกต
สารประกอบซิลิกาเป็นสิ่งเจือปนที่สำคัญในน้ำธรรมชาติ ซึ่งมักจะละลายในน้ำเมื่อสัมผัสกับหินที่มีซิลิเกตและอะลูมิโนซิลิเกต น้ำใต้ดินโดยทั่วไปมีสารประกอบซิลิกามากกว่าน้ำผิวดิน โดยโดยทั่วไปแล้วจะมีปริมาณ SiO2 ในแหล่งน้ำทั่วไป<50 mg/L.
ในโครงการนำน้ำเสียทางอุตสาหกรรมกลับมาใช้ใหม่ (โดยเฉพาะระบบนำน้ำเสียที่ใช้สารเคมีจากถ่านหินกลับมาใช้ใหม่) ปริมาณ SiO2 ที่สูงโดยทั่วไปในน้ำเสียนำไปสู่การปรับขนาดซิลิเกตในระบบรีเวิร์สออสโมซิสได้อย่างง่ายดาย ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่ออายุการใช้งานและการทำงานที่เสถียร
ในพื้นที่การคายประจุเป็นศูนย์-ที่ได้รับความนิยมในปัจจุบันในประเทศจีน การปรับขนาดซิลิเกตเป็นหนึ่งในปัญหาที่ยากที่สุดในการแก้ไขเนื่องจากความยากลำบากในการถอด SiO2 ออก
กลไกของการปรับขนาดซิลิเกต
ระบบ RO มีความไวสูงต่อปริมาณ SiO2 เนื่องจากในสถานะอิ่มตัว SiO2 สามารถรวมตัวเป็นซิลิกาคอลลอยด์ที่ไม่ละลายน้ำสูง สะสมอยู่บนพื้นผิวเมมเบรน และพิสูจน์ได้ว่าทำความสะอาดได้ยาก ความเข้มข้นที่อนุญาตของ SiO2 ในส่วนเข้มข้นของ RO (อากาศหมุนเวียน) ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ความสามารถในการละลายของ SiO2 และได้รับผลกระทบอย่างมากจากอุณหภูมิของน้ำและ pH
ความสามารถในการละลายของ SiO2 เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิของน้ำ เช่น ความสามารถในการละลายคือ 100 มก./ลิตร ที่ 25 องศา และ 160 มก./ลิตร ที่ 40 องศา
ความสัมพันธ์ระหว่างความสามารถในการละลายของ SiO2 และ pH:
ที่ pH 7–8 SiO2 จะมีอยู่ในรูปกรดซิลิซิกละลาย โดยมี H2SiO3 และ HSiO3 อยู่ในน้ำ ที่ pH ต่ำกว่า สารนี้จะมีอยู่ในรูปของสารละลายกรดอิสระหรืออยู่ในสถานะคอลลอยด์ของแคลเซียมแมกนีเซียมซิลิเกต ที่ pH สูงกว่า หากมีแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนอยู่ในน้ำ ก็จะมีแคลเซียมแมกนีเซียมซิลิเกตอยู่ในสถานะคอลลอยด์
ลักษณะและอันตรายของการปรับขนาดซิลิเกต
แคลเซียมคาร์บอเนตมีความแข็ง Mohs (เพชรเท่ากับ 10) เท่ากับ 3 แคลเซียมฟลูออไรด์มีความแข็ง Mohs เท่ากับ 4 และซิลิเกตมีความแข็ง Mohs ที่เกี่ยวข้องกับปริมาณน้ำ ตั้งแต่ 4.5 ถึง 7.5 เครื่องชั่งซิลิเกตเป็นเครื่องชั่งที่แข็งที่สุดในบรรดาเครื่องชั่งทุกประเภท
เมื่อขนาดซิลิเกตเกิดขึ้นในระบบรีเวอร์สออสโมซิส อัตราการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและอัตราการไหลของน้ำซึมจะลดลงอย่างรวดเร็ว และอัตราการแยกเกลือจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญแม้หลังจากการทำความสะอาดด้วยสารเคมีแล้ว
การปรับขนาดที่รุนแรงอาจทำให้ความแตกต่างของความดันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และอาจนำไปสู่การชะล้างออกจากตัวกรองสมาธิด้วยซ้ำ
การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่มีขนาดรุนแรงจะเผยให้เห็นรอยขีดข่วนเล็กๆ น้อยๆ บนพื้นผิวเมมเบรน ซึ่งบ่งชี้ถึงความเสียหายทางกายภาพที่ไม่สามารถรักษาให้หายได้
ข้อกำหนดสำหรับ SiO2 และความเข้มข้นของไอออนอื่นๆ ในน้ำป้อน
ความเข้มข้นของ SiO2 ในน้ำป้อนรีเวิร์สออสโมซิสถูกกำหนดโดยพิจารณาจากความสามารถในการละลายสูงสุดในด้านความเข้มข้นและปัจจัยความเข้มข้น และโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 20 ppm วิชาบังคับก่อน: ออกซิเจน (DO) < 0.5 มก./ลิตร, pH < 6 และความเข้มข้นของไอออนของเหล็กและอะลูมิเนียม < 0.05 มก./ลิตร เนื่องจากปริมาณไอออนของเหล็กและอะลูมิเนียมมีผลกระทบอย่างมากต่อตะกรันซิลิเกต
อิทธิพลของเหล็ก อลูมิเนียม ฯลฯ ต่อการปรับขนาดซิลิเกต
ตะกรันซิลิกาส่วนใหญ่เกิดขึ้นเนื่องจากมีอะลูมิเนียมหรือเหล็กอยู่ในน้ำ เหล็กและอลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับซิลิคอนเพื่อสร้างซิลิเกตโลหะที่ไม่ละลายน้ำ (อะลูมิเนียมซิลิเกตและเหล็กซิลิเกต) โลหะซิลิเกตเหล่านี้จะเปลี่ยนความสามารถในการละลายของ SiO2 และเร่งการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนเพิ่มเติม
แม้ที่ความเข้มข้นของซิลิคอนต่ำ (10 ppm) ความเข้มข้นของอะลูมิเนียม 50 ppb ก็สามารถทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลงได้
หากมีซิลิคอนอยู่ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าน้ำปราศจากอะลูมิเนียมหรือเหล็ก และใช้ตลับกรองความปลอดภัย 1 μm ร่วมกับการทำความสะอาดกรดเชิงป้องกัน
การทำความสะอาดระดับซิลิเกต
การทำความสะอาดด้วยสารเคมีแบบเดิมส่วนใหญ่ไม่ได้ผลกับตะกรันซิลิเกต ในขณะที่กรดไฮโดรฟลูออริกมีประสิทธิภาพสูง แม้ที่อุณหภูมิและความเข้มข้นต่ำ กรดไฮโดรฟลูออริกยังมีพลังการละลายที่ดีสำหรับตะกรันซิลิเกต
การทำความสะอาดสารเคมีสามารถทำได้โดยใช้ส่วนผสม 0.1% HF และ 0.4% HCl หรือ 0.1% NaF และ 0.4% HCl
บันทึก:
(1) ต้องปรับความเข้มข้นของน้ำยาทำความสะอาดตามระดับความเปรอะเปื้อนที่เกิดขึ้นจริง ขอแนะนำให้ทดลองทำความสะอาดเพื่อหาความเข้มข้นที่เหมาะสม
(2) กรดไฮโดรฟลูออริกมีฤทธิ์กัดกร่อนอย่างมาก การสูดดมไอระเหยหรือการสัมผัสทางผิวหนังอาจทำให้เกิดแผลไหม้ที่รักษาได้ยาก มีการประมาณกันว่าการกินกรดไฮโดรฟลูออริก 1.5 กรัมอาจทำให้เสียชีวิตได้ทันที การสูดดมละอองกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีความเข้มข้นสูงอาจทำให้เกิดโรคหลอดลมอักเสบและอาการบวมน้ำที่ปอดได้ นอกจากนี้ยังสามารถดูดซึมผ่านผิวหนังทำให้เกิดพิษร้ายแรงได้ ดังนั้นจึงต้องดำเนินมาตรการป้องกันในระหว่างการทำความสะอาดสารเคมี และการดำเนินการต้องดำเนินการโดยบุคลากรที่มีคุณสมบัติเหมาะสม
การป้องกันการเกิดตะกรันซิลิเกต
(1) การควบคุมความเข้มข้นของ SiO2 ในน้ำป้อนและอัตราการคืนสภาพของระบบรีเวอร์สออสโมซิสเพื่อลดความเข้มข้นของ SiO2 ในตัวเข้มข้นและป้องกันไม่ให้เกินผลิตภัณฑ์ที่สามารถละลายได้เป็นวิธีการหลักในการป้องกันการปรับขนาดของ SiO2
(2) การใช้กระบวนการปรับสภาพล่วงหน้าที่ได้รับการปรับปรุงหรือปรับปรุง เช่น การทำให้ปูนขาวอ่อนตัวลง สามารถลด SiO2 ในน้ำป้อนลงได้ 50% หรือเติมแมกนีเซียมออกไซด์หรือโซเดียมอะลูมิเนตในระหว่างการปรับสภาพโซดาแอชล่วงหน้าด้วยปูนไลม์- เพื่อลดความเข้มข้นของ SiO2 ในน้ำป้อน
(3) เพิ่มอุณหภูมิของน้ำอย่างเหมาะสม (แต่ไม่เกินขีดจำกัดที่กำหนด) (4) การเพิ่มค่า pH ของสารที่มีอิทธิพลอย่างเหมาะสมจะช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของ SiO2 และชะลอขนาดของซิลิเกต
(5) การเพิ่มสารยับยั้งตะกรันโดยเฉพาะสำหรับการปรับขนาดซิลิการะหว่างการปรับสภาพ ความเข้มข้นของ SiO2 สูงสุดที่อนุญาตบนด้านที่มีความเข้มข้นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับตัวยับยั้งตะกรัน โปรดปรึกษาผู้ผลิตสารยับยั้งตะกรันสำหรับรายละเอียด
(6) ซิลิกาคอลลอยด์สามารถกำจัดออกได้โดยการดูดซับด้วยเรซินแลกเปลี่ยนประจุลบที่เป็นพื้นฐานอย่างมาก หรือโดยการใช้เมมเบรนกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันที่มีน้ำหนักโมเลกุลลดลงเหลือน้อยกว่า 10,000