گرفتگی و شستشوی دوره ای غشاء در سیستم های اسمز معکوس

اسمز معکوس

گرفتگی و شستشوی دوره ای غشاء در سیستم های اسمز معکوس

گرفتگی و شستشوی دوره ای غشاء در سیستم های اسمز معکوس

شستشوی ادواری
گرفتگی غشاء در اکثر سیستم‌های اسمز معکوس، یک پدیده طبیعی است. با شستشوی ادواری مناسب، اکثر گرفتگی‌ها قابل تمیز شدن از سطح غشاء می‌باشند. تجربه نشان داده است که اگر شستشوی سیستم  اسمز معکوس در زمان لازم و به موقع انجام شود، حتی از سیستم‌های اسمز معکوس که سرعت گرفتگی آنها زیاد است می‌توان انتظار عمر زیاد داشت.

این امکان وجود داد که یک لایه‌ گرفتگی در سطح غشاء یا در مجراهای عبور جریان از المنت غشاء، سیستم اسمز معکوس در رقیق شدن مجدد املاح در توده‌ جریان تأثیر بگذارد. به عبارت دیگر، لایه‌های گرفتگی می‌توانند موجب افزایش پلاریزاسیون غلظتی در سطح غشاء شوند. کاهش دفع نمک یکی از علائم این اتفاق است. ( به عنوان مثال، افزایش غلظت املاح در آب محصول).

زمانی که لایه‌های گرفته شده، پلاریزاسیون غلظت را افزایش می‌دهند، احتمال تشکیل رسوب افزایش می‌یابد. در سیستم‌های اسمز معکوس که بازدهی آنها به حدی است که حلالیت نمکهای سولفات یا سیلیس به حد اشباع می‌رسند، علایم خطرناکی نظیر کاهش دفع نمک همزمان با کاهش دبی نرمال شده آب محصول یا افزایش افت فشار در نتیجه تمایل به ته‌‌نشین شدن این نمکها در آنها مشاهده می‌شود. این علایم، نشانه آن است که غلظت این نمکها در سطح غشاء افزایش پیدا کرده است. اگر نمکهای سولفات یا سیلیس رسوب کنند، تمیز کردن آنها از سطح غشاء، کار بسیار دشواری خواهد بود. اگر مشخص شود که رسوب سیلیس با سولفات در حال تشکیل است باید هر چه سریعتر غشاء با محلول مناسب شستشو داده شود.

بسیاری از گرفتگی‌ها، مخصوصاً جامداتی از نوع خاک سیلیس، با گذشت زمان تشدید می‌‌شود. هر قدر که لایه‌ گرفتگی ضخیم‌تر شود، تمیز کردن آنها از روی غشاء توسط شستشوی شیمیایی مشکلتر خواهد بود.

در حالاتی که احتمال فشرده شدن ذرات ته‌نشین شده وجود دارد، یا در حالاتی که سیستم اسمز معکوس با سولفات یا سیلیس فوق اشباع در حال کار است، شستشوی غشاء قبل از اینکه تغییرات عمده‌ای در کارآیی آن به وجود آید، از حساسیت خاصی برخوردار است و باید با سازندگان غشاء به منظور راهنمایی‌های بیشتر در مورد این نوع شرایط مشورت شود.

در pH پایین، رسوب کربنات کلسیم براحتی به صورت محلول در می‌آید. این کار موجب می‌شود pH آب در سطح غشاء حدود 5/10 باشد. pH بالا می‌تواند خود عاملی در افزایش سریع هیدرولیز غشاء سلولز استات باشد. اگر احتمال می‌رود که کربنات کلسیم رسوب کند، باید هر چه سریعتر غشاء شستشو داده شود. خوشبختانه، شستشوی شیمیایی جهت حذف رسوب کربنات کلسیم از سطح غشاء توسط محلول شیمیایی اسیدی، نسبتاً آسان است.
اگر اجازه داده شود که اختلاف فشار بدون انجام شستشوی شیمیایی افزایش یابد، نتیجه نهایی انسداد غشاءهای المنت حلزونی، یا گرفتگی در اطراف تارهای المنت هالوفایبر خواهد بود. اگر شیارها مسدود شوند، توانایی محلول تمیز کننده در تمیز کاری سطوحی که دچار گرفتگی شده‌اند، کاهش می‌یابد و هرگز امکان نخواهد داشت که المنت غشاء با استفاده از روش‌های استاندارد تمیز شود.

معمولاً طراحان و سازندگان سیستم اسمز معکوس ، شرایط مطلوب سیستم و آخرین تغییرات قابل قبول قبل از زمان نیاز به شستشوی شیمیایی را اراده می­دهند. چنانچه چنین راهنمائی­هایی در دسترس نباشد، می­توان از مقادیر ذیل بعنوان حداکثر مقادیر قابل قبول تغییر در پارامترهای کنترلی سیستم قبل از شستشوی شیمیایی استفاده نمود:

کاهش نرخ جریان محصول نرمال شده به بیش از 10 تا 15 درصد مقادیر ابتدای راه­ اندازی

افزایش 10 تا 15درصد اختلاف فشار نسبت به حالت طبیعی

کاهش 1 تا 2 درصد دفع نمک

بعبارت دیگر با افزایش پارامترهای فوق الذکر تا حد مقادیر قید شده، شستشوی شیمیایی سیستم ضرورت پیدا می­کند. روشن است که درصدهای تغییر مذکور در بالا نسبت به شرایط ابتدای راه ­اندازی سیستم برای نخستین بار می­ باشند.
یکی دیگر از عوامل کاهش جریان در سیستمهای با غشاء سلولز استات (CA) ، فشردگی لایه­ های غشاء روی یکدیگر می­باشد. قسمت اعظم این فشردگی طی 200 ساعت اولیه‌ کارکرد اتفاق می‌افتد. معمولاً 15- 10 درصد نرخ جریان محصول نرمال شده در طی نخستین روزهای کارکرد کاهش می­یابد و پس از آن تا سیستم دچار مشکل خاصی نشود، بطور پایدار و یکنواخت سیستم در همین وضع باقی می­ماند.

زمانیکه سیستم با غشاء سلولز استات سیستم در فشاری بالاتر از فشار طراحی، مورد بهره‌برداری قرار گیرد، فشردگی، سریعتر اتفاق می‌افتد. اگر این نوع غشاء برای مدت زمان طولانی در فشاری بیش از psig 550 مورد استفاده قرار گیرد، راندمان غشاء به طور موقت کاهش می‌یابد. بالعکس، غشاء پلی‌امید، تحمل فشردگی بیشتری داشته و قابلیت بهره‌برداری در فشارهای بالاتر از حد طبیعی را دارد، بدون اینکه فشردگی تأثیر منفی بر روی کارآیی آن داشته باشد. به هرحال، بهره‌برداری سیستم در حالی که شار آب محصول (دبی آب محصول در واحد سطح) در حد طراحی یا پایینتر از آن باشد، از اهمیت خاصی برخوردار است. به عبارت دیگر، این عمل موجب افزایش سرعت گرفتگی می‌شود.

تمیز کننده‌های مختلف برای گرفتگی‌های مختلف

اکثر متغیرهای مؤثر بر راندمان، زمانی تحت تأثیر قرار می‌گیرند که منشاء گرفتگی RO ، عوامل مهمی نظیر گل و لای، لجن و رسوب باشد که در آن صورت راندمان تغییر می‌کند. هریک از عوامل گرفتگی / رسوب، توسط یک محلول تمیز کننده مناسب که توانایی حل کردن و شستشوی گرفتگی یا رسوب را دارد به بهترین نحو ممکن از روی غشاء حذف می‌شوند.
اغلب، تشکیل گرفتگی /رسوب برروی غشاء به صورت لایه‌های مختلف اتفاق می‌افتد. اگر ابتدا محلول شیمیایی مناسب برای شستشوی لایه‌ بالایی مورد استفاده قرار گیرد، این لایه‌ها به بهترین نحو ممکن تمیز خواهند شد و حذف گرفتگی لایه‌های بعدی با استفاده از محلول مناسب، ساده‌تر انجام می‌شود.

در مورد حذف لایه‌های مختلف گرفتگی/ رسوب سخت، ممکن است لازم شود که از محلول شستشوی شیمیایی با pH پایین (اسیدی)، یا محلول با pH بالا (بازی) و محلول‌های با pH پایین (برای انجام شستشو بین مراحل مختلف تمیز کاری) استفاده شود.
برای سیستمهای اسمز معکوس کوچک، تعیین روش بهینه برای شستشوی شیمیایی توسط روش سعی و خطا انجام می گیرد. اگر تجزیه‌ آب خوراک مقدار آهن یا منگنز را زیاد نشان دهد، از محلولی برای شستشو استفاده می‌شود که قادر به شستشوی رسوب فلزات باشد. اگر جامدات معلق در آب زیاد باشند، یا TBC (تعداد باکتریها در واحد حجم آب)، بیش از حد باشد، نشان دهنده گرفتگی بیولوژیکی است و باید از یک محلول بازی برای شستشو استفاده شود. اگر استفاده از یک محلول شیمیایی، بدون تأثیر باشد ممکن است موارد دیگری از گرفتگی اتفاق افتاده باشد. اگر محلول شستشو تا اندازه‌ای مؤثر است، شستشو باید در دو مرحله انجام گیرد.

در مورد سیستمهای اسمز معکوس بزرگ، روش سعی و خطا، روش عملی مناسبی برای پیدا کردن مناسبترین روش شستشو نیست. برای تشخیص نوع گرفتگی، تجزیه‌ لایه‌ سبب گرفتگی، اقتصادی‌تر بوده و انجام شستشوی شیمیایی به احتمال زیاد مؤثر واقع می‌شود.

به اشتراک گذاری این مطلب