Преглед силикатног скалирања
Једињења силицијум диоксида су главна нечистоћа у природној води, често се растварају у води након контакта са стенама које садрже силикате и алуминосиликате. Подземне воде генерално садрже више једињења силицијум диоксида него површинске воде, са садржајем СиО2 у конвенционалним изворима воде.<50 mg/L.
У пројектима поновне употребе индустријских отпадних вода (посебно у системима поновне употребе отпадних вода хемијских угља), генерално висок садржај СиО2 у отпадној води лако доводи до стварања каменца силиката у системима реверзне осмозе, што озбиљно утиче на њихов животни век и стабилан рад.
У тренутно популарном пољу нултог{0}}испуштања у Кини, силикатни каменац је један од најтежих проблема за решавање због потешкоћа у уклањању СиО2.
Механизам скалирања силиката
РО системи су веома осетљиви на садржај СиО2 јер, у засићеном стању, СиО2 може да полимеризује у високо нерастворљив колоидни силицијум диоксид, таложи се на површини мембране и тешко се чисти. Дозвољена концентрација СиО2 у одељку концентрата РО (Рецирцулатинг Аир) зависи од производа растворљивости СиО2 и на њу у великој мери утичу температура воде и пХ.
Растворљивост СиО2 је директно пропорционална температури воде; на пример, растворљивост је 100 мг/Л на 25 степени и 160 мг/Л на 40 степени.
Однос између растворљивости СиО2 и пХ:
При пХ 7–8, СиО2 постоји као растворена силицијумска киселина, са Х2СиО3 и ХСиО3- присутним у води. При нижем пХ, постоји као раствор слободне киселине или у колоидном стању калцијум магнезијум силиката. При вишим пХ, ако су јони калцијума и магнезијума присутни у води, она постоји у колоидном стању калцијум магнезијум силиката.
Карактеристике и опасности од силикатног каменца
Калцијум карбонат има Мохс-ову тврдоћу (дијамант је 10) од 3, калцијум флуорид има Мохс-ову тврдоћу 4, а силикат има Мохс-ову тврдоћу повезану са садржајем воде, у распону од 4,5 до 7,5. Силикатни каменац је најтежи од свих врста каменца.
Када дође до стварања каменца силиката у систему реверзне осмозе, брзина десалинизације и проток пермеата ће се брзо смањити, а брзина десалинизације ће значајно пасти чак и након хемијског чишћења.
Озбиљно стварање каменца може изазвати брзо повећање разлике притиска, а може чак довести и до испирања из сита концентрата.
Микроскопско посматрање мембрана са јаком љуском открива фине огреботине на површини мембране, што указује на неповратна физичка оштећења.
Захтеви за концентрације СиО2 и других јона у напојној води
Концентрација СиО2 у напојној води реверзне осмозе се одређује на основу максималне растворљивости на страни концентрата и фактора концентрације, и генерално износи 20 ппм. Предуслови: Кисеоник (ДО) < 0,5 мг/Л, пХ < 6, и концентрације јона гвожђа и алуминијума < 0,05 мг/Л, пошто садржај гвожђа и јона алуминијума има значајан утицај на стварање силиката.
Утицај гвожђа, алуминијума и др. на силикатну љуску
Скалирање силицијум-диоксида се углавном јавља због присуства алуминијума или гвожђа у води. Гвожђе и алуминијум реагују са силицијумом и формирају нерастворљиве металне силикат (алуминијум силикат и силикат гвожђа). Ови метални силикати мењају растворљивост СиО2, додатно убрзавајући запрљавање мембране.
Чак и при ниским концентрацијама силицијума (10 ппм), концентрације алуминијума од 50 ппб могу деградирати перформансе система.
Ако је присутан силицијум, уверите се да вода не садржи алуминијум или гвожђе и користите сигурносни филтер уложак од 1 μм, заједно са превентивним чишћењем киселином.
Силикатна вага за чишћење
Конвенционално хемијско чишћење је углавном неефикасно против силикатног каменца, док је флуороводонична киселина веома ефикасна. Чак и при ниским температурама и концентрацијама, флуороводонична киселина показује добру моћ растварања силикатног каменца.
Хемијско чишћење се може обавити мешавином 0,1% ХФ и 0,4% ХЦл, или 0,1% НаФ и 0,4% ХЦл.
Напомена:
(1) Концентрација раствора за чишћење мора се подесити према стварном степену прљања. Препоручује се пробно чишћење како би се одредила одговарајућа концентрација.
(2) Флуороводонична киселина је изузетно корозивна. Удисање његових пара или контакт са кожом може изазвати опекотине које је тешко залечити. Процењује се да гутање 1,5 г флуороводоничне киселине може изазвати тренутну смрт. Удисање велике концентрације магле флуороводоничне киселине може изазвати бронхитис и хеморагични плућни едем. Такође се може апсорбовати кроз кожу, изазивајући тешко тровање. Због тога се током хемијског чишћења морају предузети заштитне мере, а операцију мора изводити квалификовано особље.
Превенција силикатног каменца
(1) Контрола концентрације СиО2 у напојној води и стопе опоравка система реверзне осмозе како би се смањила концентрација СиО2 у концентрату и спречила да прекорачи производ растворљивости је главна метода за спречавање стварања каменца СиО2;
(2) Усвајање побољшаних или побољшаних процеса предтретмана, као што је омекшавање креча, може смањити СиО2 у напојној води за 50%, или додавањем магнезијум оксида или натријум алумината током предтретмана за омекшавање кречњака-натријумске соде како би се смањила концентрација СиО2 у напојној води;
(3) Одговарајуће повећање температуре воде (али не прекорачење прописаних граница). (4) Одговарајуће повећање пХ инфлуента помаже повећању растворљивости СиО2 и успоравању силикатног каменца;
(5) Додавање инхибитора каменца посебно за стварање каменца током претходног третмана. Максимална дозвољена концентрација СиО2 на страни концентрата варира у зависности од инхибитора каменца. За детаље консултујте произвођача инхибитора каменца;
(6) Колоидни силицијум се може уклонити адсорпцијом са јако базном ањоноизмењивачком смолом или коришћењем ултрафилтрационе мембране са молекулском тежином смањеном на мање од 10.000.