La poliacrilammide (PAM) può causare incrostazioni irreversibili su vari tipi di membrane filtranti. Questo articolo si concentra sull'analisi del fouling inorganico della membrana. Un problema di vecchia data-con il funzionamento della membrana inorganica è che finché esiste PAM libero nel sistema, l'elemento della membrana subirà un aumento continuo della differenza di pressione e un declino irreversibile del flusso, e la pulizia convenzionale con acidi e alcali non è sufficiente per ripristinare le prestazioni di filtrazione iniziali.
I. Le membrane inorganiche non sono suscettibili alla corrosione, ma non possono resistere alla contaminazione irreversibile dei polimeri.
La maggior parte delle membrane inorganiche sul mercato sono caratterizzate da una struttura chimica stabile e da un'elevata resistenza meccanica, che le rendono resistenti alla corrosione chimica e quindi ampiamente utilizzate in vari scenari di trattamento delle acque industriali. Tuttavia, il danno causato dal PAM alle membrane inorganiche non è considerato corrosione chimica; si manifesta principalmente in due forme di incrostazione:
I polimeri aderiscono alla superficie della membrana e alla parete interna dei pori, alterando l'interfaccia di filtrazione idrofila originale della membrana.
I polimeri liberi penetrano nei pori della membrana di dimensioni micron-, dove lunghe catene molecolari si avvolgono, si uniscono e si impigliano, formando profondi blocchi interni.
L'effetto ponte della poliacrilammide (PAM) (Immagine da Internet)
Il semplice risciacquo con aria-acqua, il lavaggio acido o il lavaggio alcalino possono rimuovere solo i fanghi superficiali sciolti e non possono rimuovere completamente le incrostazioni residue ad alto peso molecolare-intrappolate all'interno dei pori della membrana. Diversi tipi di PAM differiscono solo nella velocità di sviluppo delle incrostazioni e nella forma dell'intasamento;nessun singolo tipo di PAM è sicuro ed-esente da rischi per le membrane inorganiche.
II. Caratteristiche differenziate di incrostazione delle membrane inorganiche bloccate da tre tipi di PAM
Indipendentemente dal tipo di PAM utilizzato, finché i polimeri liberi entrano continuamente nel modulo della membrana inorganica, si verificheranno i seguenti problemi comuni:
all'interno dei pori della membrana, formando blocchi profondi che non possono essere eliminati mediante la pulizia della superficie;
Il polimero è una materia organica contenente carbonio- che fornisce continuamente nutrienti ai microrganismi, promuovendo la crescita di melma biologica;
Gli strati di residui organici assorbono calcio, magnesio e idrossidi metallici nell'acqua, che si accumulano formando un inquinamento complesso multistrato.
La pulizia convenzionale con acidi e alcali da sola non è in grado di eliminare completamente l’inquinamento irreversibile causato dai polimeri.
III. Membrane ceramiche al carburo di silicio: la soluzione preferita dopo la contaminazione da PAM
Di fronte alla sfida della resistenza limitata alle sostanze chimiche nelle normali membrane inorganiche e alla pulizia incompleta della contaminazione ostinata da PAM, le membrane ceramiche al carburo di silicio sono diventate la scelta preferita per gestire la contaminazione da PAM grazie alle loro prestazioni superiori.
Le membrane ceramiche in carburo di silicio sono resistenti agli acidi e agli alcali con pH 1-14 e alle alte temperature. Le loro prestazioni possono essere ripristinate in modo efficiente utilizzando un programma di pulizia standardizzato: in primo luogo, viene utilizzata una soluzione alcalina a 60 gradi in combinazione con EDTA per la pulizia circolante. L'effetto di saponificazione della soluzione alcalina ad alta temperatura decompone il residuo PAM sulla superficie della membrana e sulla superficie dei pori. L'EDTA può chelare gli ioni di calcio e magnesio nell'acqua, impedendo alle incrostazioni di formare un inquinamento composto con PAM. Nella maggior parte dei casi di inquinamento PAM da lieve a moderato, il flusso della membrana può essere ripristinato al 90% del suo valore iniziale dopo la pulizia con questo programma.
Se si verifica una grave contaminazione da PAM e le soluzioni di lavaggio alcalino convenzionali + EDTA non riescono a pulire completamente la membrana, le membrane ceramiche in carburo di silicio possono essere "riciclate" attraverso la tecnologia di rigenerazione della calcinazione ad alta-temperatura. Sfruttando la sua resistenza alle alte-temperature, i polimeri PAM ostinati e insolubili all'interno dei pori della membrana vengono completamente bruciati e decomposti attraverso un trattamento ad alta-temperatura, rimuovendo completamente i blocchi profondi. Dopo la rigenerazione, le prestazioni dell'elemento della membrana possono essere completamente ripristinate al suo stato originale, un vantaggio unico difficile da ottenere con altri materiali di membrana inorganici.
Rispetto ad altre membrane inorganiche, le membrane ceramiche al carburo di silicio offrono vantaggi significativi negli scenari contaminati da PAM-: soluzioni di pulizia flessibili, recupero accurato, pulizia chimica ripetuta per prolungare la durata, eccellente resistenza alla corrosione e alle alte-temperature e nessun danno al substrato della membrana durante la pulizia e la rigenerazione. Sono particolarmente adatti per scenari complessi di trattamento delle acque come le acque reflue industriali contenenti PAM e l'acqua prodotta dai giacimenti petroliferi. È fondamentale notare che, anche con eccellenti capacità di recupero della membrana, non è consigliabile un'aggiunta eccessiva di PAM; il controllo della quantità di PAM alla fonte è fondamentale per ridurre i costi operativi e di manutenzione.
Riepilogoy
Tutte le membrane filtranti sono suscettibili al fouling PAM. Qualsiasi tipo di polimero di poliacrilammide che entra nel modulo a membrana comporta il rischio di intasamento irreversibile. Il principio fondamentale della progettazione del processo e del-funzionamento e manutenzione in loco è quello di evitare l'aggiunta di PAM prima della membrana. Se il processo non può evitarlo, il dosaggio deve essere rigorosamente controllato e devono essere utilizzate una sedimentazione sufficiente e una filtrazione a più stadi- per ridurre il carico di polimero libero dalla fonte e rallentare il processo di incrostazione della membrana inorganica.
1. Diamo il benvenuto ai colleghi dei processi e delle operazioni di trattamento dell'acqua per condividere le loro esperienze e sfide nell'utilizzo di vari sistemi a membrana nella sezione commenti e per imparare gli uni dagli altri.
2. Siamo un fornitore professionale di apparecchiature per membrane ceramiche in carburo di silicio e possiamo fornire soluzioni mature per esigenze diverse. Vi preghiamo di inviarci un messaggio privato per i dettagli.
3. La nostra azienda recluta costantemente talenti; i professionisti del settore sono invitati a informarsi e presentare domanda.