การเปรอะเปื้อนของเมมเบรนเป็นปัญหาที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในระบบแยกเมมเบรนทั้งหมดระหว่างการทำงานระยะยาว- บทความนี้จะอธิบายสาเหตุ การจำแนกประเภท และตรรกะในการป้องกันและควบคุมของการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนอย่างเป็นระบบ จากนั้นอภิปรายถึงวิธีการลดการเปรอะเปื้อนที่แหล่งกำเนิด และทำให้การทำความสะอาดและบำรุงรักษาง่ายขึ้นโดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติโดยธรรมชาติของวัสดุเมมเบรน
I. การจำแนกประเภทส่วนประกอบหลักของการปนเปื้อนของเมมเบรน
การปนเปื้อนของเมมเบรนหมายถึงปรากฏการณ์ในการกรองเมมเบรน โดยอนุภาคขนาดเล็ก คอลลอยด์ หรือโมเลกุลของตัวถูกละลายขนาดใหญ่ในน้ำถูกดูดซับและสะสมอยู่บนพื้นผิวเมมเบรนหรือภายในรูพรุนของเมมเบรนเนื่องจากผลกระทบทางเคมีกายภาพหรือเชิงกล ซึ่งนำไปสู่การลดขนาดหรือการอุดตันของรูพรุน และทำให้ฟลักซ์ของเมมเบรนและประสิทธิภาพการแยกตัวลดลงอย่างถาวร ควรสังเกตว่าการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนจะเริ่มขึ้นทันทีที่สารละลายป้อนสัมผัสกับเมมเบรน

การเปรอะเปื้อนของเมมเบรน ได้แก่ การเปรอะเปื้อนอนินทรีย์ การเปรอะเปื้อนแบบอินทรีย์ และการเปรอะเปื้อนทางชีวภาพ ในการทำงานของระบบจริง การฟาวล์ประเภทหนึ่งอาจมีอิทธิพลเหนือกว่า หรือการฟาวล์หลายประเภทอาจกระทำร่วมกัน วิธีที่ดีที่สุดคือทำการทดสอบองค์ประกอบทั้งหมดของน้ำดิบให้เสร็จสิ้นก่อนที่โครงการจะเริ่มดำเนินการเพื่อระบุประเภทการเปรอะเปื้อนที่โดดเด่นและตรงกับแผนการบำบัดล่วงหน้าที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะช่วยลดภาระการเปรอะเปื้อนจากแหล่งกำเนิดและยืดอายุการใช้งานของเมมเบรน

ครั้งที่สอง. มาตรการควบคุมการปนเปื้อนของเมมเบรน
การควบคุมการปนเปื้อนของเมมเบรนส่วนใหญ่เป็นไปตามมาตรการควบคุมที่สามารถยับยั้งการสะสมของคราบสกปรกได้อย่างมีประสิทธิภาพ และชะลอการเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพ
(I) การปรับสภาพแหล่งที่มา
|
ประเภทมลพิษ |
มาตรการควบคุมการเตรียมการ |
|
มลพิษอนินทรีย์ |
ปรับ pH และความแข็ง เพิ่มสารยับยั้งตะกรัน และใช้-ตัวกลาง/ตัวกรองความปลอดภัยหลายตัวเพื่อดักจับอนุภาค |
|
มลพิษอินทรีย์ |
การแข็งตัวและการตกตะกอน การดูดซับถ่านกัมมันต์ และการสกัดกั้นอินทรียวัตถุโมเลกุลขนาดใหญ่ตั้งแต่เนิ่นๆ |
|
มลพิษทางชีวภาพ |
การฆ่าเชื้อล่วงหน้า- การควบคุมสารอาหารไนโตรเจนและฟอสฟอรัส และการลดจำนวนจุลินทรีย์ที่มีอิทธิพล |
(ครั้งที่สอง)การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การทำงาน
ด้วยการควบคุมสถานะการไหลของพื้นผิวเมมเบรนโดยใช้พลศาสตร์ของไหล อัตราการสะสมของมลพิษจึงลดลง ฟลักซ์ของเมมเบรนได้รับการควบคุมอย่างสมเหตุสมผล และความเร็วพื้นผิวจะเพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสมเพื่อลดการเคลื่อนตัวของตัวถูกละลายไปยังพื้นผิวเมมเบรนอย่างรวดเร็ว การอพยพของสารเข้มข้นเป็นระยะๆ จะช่วยลดโพลาไรเซชันของความเข้มข้น และลดการดูดซับและการสะสมของสารมลพิษ มีการทำความสะอาดเป็นประจำเพื่อยืดอายุการใช้งานของเมมเบรน
(III) กระบวนการทำความสะอาด
แบ่งออกเป็นการทำความสะอาดทางกายภาพทั่วไปและการทำความสะอาดด้วยสารเคมีแบบล้ำลึก:
การทำความสะอาดทางกายภาพแบบเดิมๆ รวมถึงการล้างย้อนด้วยน้ำและการฟอกอากาศ- จะช่วยกำจัดเค้กตัวกรองอนินทรีย์ที่พื้นผิวออกเป็นระยะๆ ซึ่งจะชะลอมลพิษอนินทรีย์เท่านั้น และไม่สามารถกำจัดการดูดซับอินทรีย์และเมือกชีวภาพได้
การทำความสะอาดด้วยสารเคมีเป็นประจำ: กระบวนการนี้เริ่มต้นเป็นระยะๆ ตามเกณฑ์ความดันแตกต่าง โดยจะขจัดสิ่งปนเปื้อนด้วยปฏิกิริยาเคมี และฟื้นฟูความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรน สารปนเปื้อนและสารทำความสะอาดทั่วไปมีดังนี้:
|
ประเภทของมลพิษ |
มลพิษจำเพาะ |
สารทำความสะอาด |
|
สารอนินทรีย์ |
แคลเซียมคาร์บอเนต เกลือของเหล็ก และคอลลอยด์อนินทรีย์ |
กรดซิตริก กรดไฮโดรคลอริก หรือสารละลายกรดออกซาลิกที่มีค่า pH เท่ากับ 2 |
|
แบเรียมซัลเฟต แคลเซียมซัลเฟต และเกลืออนินทรีย์ที่ละลายได้น้อยอื่นๆ |
สารละลาย EDTA ประมาณ 1% |
|
|
Oสารอินทรีย์ |
ไขมัน กรดฮิวมิก คอลลอยด์อินทรีย์ ฯลฯ |
สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีค่า pH=12 |
|
จาระบีและสารปนเปื้อนอินทรีย์ที่ดื้อรั้นอื่นๆ |
โซเดียมโดเดซิลซัลเฟต 0.1% -0.5%, ไทรทัน X-100 เป็นต้น |
|
|
โปรตีน แป้ง น้ำมัน โพลีแซ็กคาไรด์ ฯลฯ |
0.5% -1.5% ของโปรตีเอส, อะไมเลส ฯลฯ |
|
|
Mจุลินทรีย์ |
แบคทีเรีย ไวรัส ฯลฯ |
ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ประมาณ 1% หรือสารละลายโซเดียมไฮโปคลอไรต์ 50 ppm |
(IV)การเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกวัสดุเมมเบรน
คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ภายในของวัสดุเมมเบรนเป็นตัวกำหนดอัตราการยึดเกาะของคราบ ความทนทานต่อการทำความสะอาด และ-อัตราการย่อยสลายในระยะยาว ภายใต้คุณภาพน้ำและพารามิเตอร์การทำงานเดียวกัน ลักษณะของวัสดุเมมเบรนจะกำหนดขีดจำกัดด้านบนของความต้านทานการกันเพรียงโดยตรง
|
วัสดุเมมเบรนคุณสมบัติ |
บทนำหลัก |
|
คุณสมบัติอินเทอร์เฟซของพื้นผิว |
ความสามารถในการชอบน้ำ จุดไอโซอิเล็กทริก และความหยาบของพื้นผิวของพื้นผิวเมมเบรนเป็นตัวกำหนดแนวโน้มการดูดซับ เมมเบรนที่ชอบน้ำสูงและมีความหยาบต่ำ-ต้องอาศัยอุปสรรคของเมมเบรนน้ำและแรงผลักไฟฟ้าสถิตเพื่อลดการดูดซับคอลลอยด์และอินทรียวัตถุ ซึ่งช่วยลดมลพิษที่แหล่งกำเนิด |
|
ความเสถียรทางเคมี |
ความแรงของการทำความสะอาดด้วยสารเคมี วัสดุเมมเบรนที่ทนทานต่อกรด ด่าง และสารออกซิแดนท์สามารถทนทานต่อการทำความสะอาดสารเคมีที่มีความเข้มข้นเต็มที่-โดยไม่มีการบวมหรือความเสียหายจากออกซิเดชั่น |
|
สมรรถนะของโครงสร้างทางกล |
ความแข็งแรงเชิงกลและความหนาแน่นของเมมเบรนส่งผลต่อความต้านทานต่อการกัดเซาะและการเสียดสีจากการตกผลึก วัสดุเมมเบรนที่มีความแข็งแรงสูง-สามารถทนต่อความเข้มข้นในการทำความสะอาดสูงและอัตราการไหลของพื้นผิวเมมเบรนสูง ซึ่งยับยั้งไม่ให้เค้กกรองหนาขึ้นอย่างต่อเนื่อง |
ที่สาม เหตุใดจึงเลือกเมมเบรนเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์
เมมเบรนเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ผลิตจากผงละเอียดซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง- ผ่านเทคโนโลยีการตกผลึกซ้ำและการเผาผนึก เพื่อให้ได้ระดับไมโครฟิลเตรชันและอัลตราฟิลเตรชัน มีฟลักซ์สูง ทนต่อการกัดกร่อน ทำความสะอาดง่าย และมีอายุการใช้งานยาวนาน และปัจจุบันเป็นวัสดุเมมเบรนที่มีความสามารถในการละลายน้ำและกันเพรียงได้ดีที่สุด

(I) ความสามารถในการละลายน้ำที่ดีเยี่ยมของเมมเบรนซิลิกอนคาร์ไบด์
วัสดุเมมเบรนที่มีคุณสมบัติชอบน้ำได้ดีกว่าจะมีโอกาสเกิดคราบสกปรกน้อยกว่า และทำความสะอาดและคืนสภาพได้ง่ายกว่าหลังจากการเปรอะเปื้อน นอกจากนี้ ภายใต้แรงกดดันในการขับเคลื่อนเดียวกัน วัสดุเมมเบรนที่มีคุณสมบัติชอบน้ำที่ดีกว่าจะมีฟลักซ์ของน้ำสูงกว่า ความสามารถในการชอบน้ำของวัสดุเมมเบรนมักวัดจากมุมสัมผัส อนุภาคนาโนของซิลิคอนคาร์ไบด์ในระหว่างการตกผลึกซ้ำและการเผาผนึก ไม่มีการหดตัวหรือเฟสของเหลว ในที่สุดจะสร้างโครงสร้างเฟรมเวิร์กเครือข่ายที่มีรูพรุนและเชื่อมต่อถึงกันโดยมีความพรุนเกิน 45% ทำให้เกิดความสามารถในการชอบน้ำในอุดมคติด้วยมุมสัมผัสน้ำเพียง 8 องศา

(II) ความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยมของเมมเบรนซิลิกอนคาร์ไบด์
เมมเบรนซิลิกอนคาร์ไบด์มีความทนทานต่อสารเคมีสูง และสามารถใช้งานได้นานในกรดและด่าง จึงสามารถแก้ปัญหาการเกิดตะกรันต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย

(III) คุณสมบัติกันเพรียงที่โดดเด่นของเมมเบรนซิลิกอนคาร์ไบด์
ปัจจุบันเมมเบรนซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุเมมเบรนที่มีประจุลบแรงที่สุด สามารถขจัดคราบไขมันและจุลินทรีย์ได้ และมีคุณสมบัติป้องกัน-คราบสกปรกได้ดีเยี่ยม
|
|
|
|
รูปที่ - ζ-ศักยภาพของวัสดุเมมเบรนเซรามิกต่างๆ |
รูปที่ - การทดสอบน้ำผิวดิน |
|
ที่มา: ฟาร์ซี, อาลี ภาควิชาเคมีและชีววิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอัลบอร์ก |
ที่มา: เปรียบเทียบ การซึมผ่านของเมมเบรนเซรามิกและโพลีเมอร์ และ การเปรอะเปื้อนโดยใช้น้ำผิวดิน, 2554. Hofs และคณะ |
การทำความเข้าใจกลไกการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนเป็นกุญแจสำคัญในการทำงานทางวิทยาศาสตร์และการบำรุงรักษาระบบเมมเบรน เรายินดีรับฟังความคิดเห็นของคุณเกี่ยวกับสภาพคุณภาพน้ำและความท้าทายในการใช้งานเมมเบรนในส่วนความคิดเห็น Jianmo Technology มุ่งเน้นไปที่การวิจัยและพัฒนา การผลิต และการส่งมอบระบบที่สมบูรณ์ของเมมเบรนเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ โดยให้บริการ - แบบลูกโซ่เต็มรูปแบบ รวมถึงการปรับแต่งองค์ประกอบเมมเบรน การรวมระบบ และการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและการบำรุงรักษา โปรดติดต่อเราได้ตลอดเวลาหากจำเป็น!


