Silikaatkatlastamise ülevaade
Räniühendid on loodusliku vee peamiseks lisandiks, mis sageli lahustub vees kokkupuutel silikaate ja alumosilikaate sisaldavate kivimitega. Põhjavesi sisaldab üldiselt rohkem ränidioksiidi ühendeid kui pinnavesi, SiO2 sisaldus on tavaliselt tavalistes veeallikates<50 mg/L.
Tööstusliku reovee korduskasutusprojektides (eriti kivisöe keemilise reovee korduskasutussüsteemides) põhjustab reovee üldiselt kõrge SiO2 sisaldus pöördosmoosisüsteemides kergesti silikaatide kihistumist, mis mõjutab tõsiselt nende eluiga ja stabiilset toimimist.
Hiinas praegu populaarses nulllahendus{0}}väljas on silikaatkatlamine üks raskemini lahendatavaid probleeme SiO2 eemaldamise raskuste tõttu.
Silikaadi katlakivi eemaldamise mehhanism
RO-süsteemid on SiO2 sisalduse suhtes väga tundlikud, kuna küllastunud olekus võib SiO2 polümeriseerida väga lahustumatuks kolloidseks ränidioksiidiks, sadestub membraani pinnale ja osutub raskesti puhastatavaks. Lubatud SiO2 kontsentratsioon RO (Recirculating Air) kontsentraadi sektsioonis sõltub SiO2 lahustuvusproduktist ning seda mõjutavad suuresti vee temperatuur ja pH.
SiO2 lahustuvus on otseselt võrdeline vee temperatuuriga; näiteks lahustuvus on 100 mg/l 25 kraadi juures ja 160 mg/l 40 kraadi juures.
SiO2 lahustuvuse ja pH seos:
pH 7–8 juures esineb SiO2 lahustunud ränihappena, kusjuures vees on H2SiO3 ja HSiO3-. Madalama pH korral eksisteerib see vaba happelahusena või kaltsiummagneesiumsilikaadi kolloidses olekus. Kõrgema pH korral, kui vees on kaltsiumi ja magneesiumi ioone, eksisteerib see kaltsiummagneesiumsilikaadi kolloidses olekus.
Silikaatkatenduse omadused ja ohud
Kaltsiumkarbonaadi Mohsi karedus (teemant on 10) on 3, kaltsiumfluoriidi Mohsi karedus on 4 ja silikaadi Mohsi karedus on veesisaldusega seotud vahemikus 4,5–7,5. Silikaatkatlakivi on kõigist katlakivitüüpidest kõige kõvem.
Kui pöördosmoosisüsteemis tekib silikaadi katlakivi, väheneb magestamise kiirus ja permeaadi voolukiirus kiiresti ning magestamise määr langeb oluliselt isegi pärast keemilist puhastamist.
Tugev katlakivi võib põhjustada rõhuerinevuse kiiret suurenemist ja võib isegi viia kontsentraadi ekraani väljapesemiseni.
Tugevalt skaleeritud membraanide mikroskoopiline jälgimine paljastab membraani pinnal peeneid kriimustusi, mis viitavad pöördumatule füüsilisele kahjustusele.
Nõuded SiO2 ja muudele ioonide kontsentratsioonidele toitevees
SiO2 kontsentratsioon pöördosmoosi toitevees määratakse kontsentraadi maksimaalse lahustuvuse ja kontsentratsiooniteguri alusel ning on üldiselt 20 ppm. Eeldused: Hapnik (DO) < 0,5 mg/L, pH < 6 ning raua- ja alumiiniumioonide kontsentratsioonid < 0,05 mg/L, kuna raua- ja alumiiniumioonide sisaldus mõjutab oluliselt silikaatide katlakivi.
Raua, alumiiniumi jne mõju silikaadi katlakivile
Ränidioksiidi ketendamine tekib enamasti alumiiniumi või raua olemasolu tõttu vees. Raud ja alumiinium reageerivad räniga, moodustades lahustumatud metallisilikaadid (alumiiniumsilikaat ja raudsilikaat). Need metallisilikaadid muudavad SiO2 lahustuvust, kiirendades veelgi membraani saastumist.
Isegi madala räni kontsentratsiooni (10 ppm) korral võib alumiiniumi kontsentratsioon 50 ppb süsteemi jõudlust halvendada.
Kui see sisaldab räni, veenduge, et vesi ei sisaldaks alumiiniumi ega rauda, ja kasutage 1 μm turvafiltri kassetti koos ennetava happepuhastusega.
Puhastav silikaatkaal
Tavaline keemiline puhastus on silikaatkatlakivi vastu suures osas ebaefektiivne, samas kui vesinikfluoriidhape on väga tõhus. Isegi madalatel temperatuuridel ja kontsentratsioonidel on vesinikfluoriidhappel silikaatkatlakivi jaoks hea lahustusvõime.
Keemilist puhastamist saab teha 0,1% HF ja 0,4% HCl või 0,1% NaF ja 0,4% HCl seguga.
Märkus.
(1) Puhastuslahuse kontsentratsioon tuleb reguleerida vastavalt tegelikule saastumisastmele. Sobiva kontsentratsiooni määramiseks on soovitatav läbi viia proovipuhastus.
(2) Vesinikfluoriidhape on äärmiselt söövitav. Selle aurude sissehingamine või kokkupuude nahaga võib põhjustada raskesti paranevaid põletusi. Arvatakse, et 1,5 g vesinikfluoriidhappe allaneelamine võib põhjustada kohese surma. Suure kontsentratsiooniga vesinikfluoriidhappe udu sissehingamine võib põhjustada bronhiiti ja hemorraagilist kopsuturset. See võib imenduda ka läbi naha, põhjustades tõsist mürgistust. Seetõttu tuleb keemilise puhastamise ajal rakendada kaitsemeetmeid ja toimingut peab tegema kvalifitseeritud personal.
Silikaadi katlakivi ennetamine
(1) SiO2 kontsentratsiooni reguleerimine toitevees ja pöördosmoosisüsteemi taastumiskiirust, et vähendada SiO2 kontsentratsiooni kontsentraadis ja vältida selle lahustuvusprodukti ületamist, on peamine meetod SiO2 katlakivi tekke vältimiseks;
(2) Täiustatud või täiustatud eeltöötlusprotsesside, nagu lubja pehmendamine, kasutamine võib vähendada SiO2 sisaldust toitevees 50% või magneesiumoksiidi või naatriumaluminaadi lisamine lubja-sooda pehmendamise eeltöötluse ajal, et vähendada SiO2 kontsentratsiooni toitevees;
(3) Vee temperatuuri nõuetekohane tõstmine (kuid mitte ületades etteantud piire). (4) Sissevoolu pH nõuetekohane tõstmine aitab suurendada SiO2 lahustuvust ja aeglustada silikaatide katlakivi teket;
(5) Katlakivi inhibiitori lisamine spetsiaalselt ränidioksiidi katlakivi eemaldamiseks eeltöötluse ajal. Maksimaalne lubatud SiO2 kontsentratsioon kontsentraadi poolel varieerub sõltuvalt katlakivi inhibiitorist. Täpsema teabe saamiseks konsulteerige katlakivi inhibiitori tootjaga;
(6) Kolloidset ränidioksiidi saab eemaldada adsorptsiooniga tugevalt aluselise anioonvahetusvaiguga või kasutades ultrafiltratsioonimembraani, mille molekulmass on alla 10 000.