התכלות של הממברנה היא בעיה בלתי נמנעת בכל מערכות ההפרדה של הממברנות במהלך פעולה -ארוכת טווח. מאמר זה יסביר באופן שיטתי את הסיבות, הסיווגים והלוגיקת המניעה והבקרה של עכירות ממברנה, ולאחר מכן ידון כיצד להפחית זיהומים במקורו ולפשט את הניקוי והתחזוקה על ידי מינוף המאפיינים המובנים של חומרי הממברנה.
I. סיווג המרכיבים העיקריים של עכירות ממברנה
עכירות ממברנה מתייחסת לתופעה בסינון ממברנה שבה מיקרו-חלקיקים, קולואידים או מולקולות מומסות גדולות במים נספגים ומושקעים על פני הממברנה או בתוך נקבוביות הממברנה עקב השפעות פיזיקוכימיות או מכניות, מה שמוביל להפחתת גודל הנקבוביות או לחסימה ולירידה בביצועים של הממברנה והיפרדות בלתי הפיכה. יש לציין כי עכירות הממברנה מתחילה ברגע שתמיסת ההזנה באה במגע עם הממברנה.

עכירות ממברנה כוללת עכירות אנאורגנית, עכירות אורגנית ועיכול ביולוגי. בפעולת המערכת בפועל, סוג אחד של עכבה עשוי להיות דומיננטי, או שסוגים מרובים של זיהומים עשויים לפעול יחד. עדיף להשלים את בדיקת ההרכב המלאה של מים גולמיים לפני הפעלת הפרויקט כדי לזהות את סוג העיכול הדומיננטי ולהתאים את סכימת הטיפול המקדים המתאימה, ובכך להפחית את עומס העיכול מהמקור ולהאריך את חיי השירות של הממברנה.

II. אמצעי בקרת עכירות ממברנה
בקרת עכירות ממברנה עוקבת בעיקר אחר אמצעי הבקרה שיכולים לעכב ביעילות הצטברות זיהומים ולדחות ירידה בביצועים.
(I) מקור טיפול מקדים
|
סוג זיהום |
אמצעי בקרה לפני טיפול |
|
זיהום אנאורגני |
התאם את ה-pH והקשיות, הוסף מעכבי אבנית והשתמש במסנני מדיה/אבטחה מרובי-כדי ללכוד חלקיקים. |
|
זיהום אורגני |
קרישה וצנופות, ספיחת פחמן פעיל וירוט מוקדם של חומר אורגני מולקולרי גדול. |
|
זיהום ביולוגי |
חיטוי קדם-, שליטה בחומרי הזנה של חנקן וזרחן, והפחתה של אוכלוסיית חיידקים משפיעים. |
(II)אופטימיזציה של פרמטרי תפעול
על ידי ויסות מצב הזרימה של פני הממברנה באמצעות דינמיקת נוזלים, קצב הצטברות המזהמים מופחת. שטף הממברנה נשלט באופן רציונלי, ומהירות פני השטח מוגברת כראוי כדי להפחית את ההגירה המהירה של מומסים אל פני הממברנה. פינוי לסירוגין של תרכיז מקל על קיטוב הריכוזים ומפחית ספיחה ושקיעת מזהמים. ניקוי רגיל מיושם כדי להאריך את תוחלת החיים של הממברנה.
(III) תהליך ניקוי
מחולקים לניקוי פיזי רגיל וניקוי כימי עמוק:
ניקוי פיזי קונבנציונלי, כולל שטיפת מים לאחור וקרצוף מים-באוויר, מסיר מעת לעת את עוגת המסנן האנאורגנית על פני השטח, שרק מעכבת זיהום אנאורגני ואינה יכולה להסיר ספיחה אורגנית ורפש ביולוגי.
ניקוי כימי רגיל: תהליך זה מתחיל מעת לעת בהתבסס על סף הלחץ ההפרש. זה מסיר מזהמים באמצעות תגובות כימיות, משחזר את חדירות הממברנה. מזהמים וחומרי ניקוי נפוצים הם כדלקמן:
|
סוגי מזהמים |
מזהמים ספציפיים |
חומרי ניקוי |
|
חומרים אנאורגניים |
סידן פחמתי, מלחי ברזל וקולואידים אנאורגניים |
תמיסות חומצה לימון, חומצה הידרוכלורית או חומצה אוקסלית עם pH של 2 |
|
בריום סולפט, סידן סולפט ומלחים אנאורגניים מסיסים בקושי |
תמיסת EDTA בקירוב 1%. |
|
|
Oחומר רגני |
שומן, חומצה הומית, קולואידים אורגניים וכו'. |
תמיסת נתרן הידרוקסיד עם pH=12 |
|
גריז ומזהמים אורגניים עקשניים אחרים |
0.1%-0.5% סודיום דודציל סולפט, Triton X-100 וכו'. |
|
|
חלבון, עמילן, שמן, פוליסכרידים וכו'. |
0.5%-1.5% של פרוטאז, עמילאז וכו'. |
|
|
Mאיקרואורגניזם |
חיידקים, וירוסים וכו'. |
כ-1% מי חמצן או תמיסה של 50 ppm נתרן היפוכלוריט |
(IV)אופטימיזציה של בחירת חומרי הממברנה
המאפיינים הפיזיקו-כימיים המהותיים של חומרי ממברנה קובעים את קצב הידבקות הלכלוך, סובלנות לניקוי וקצב הפירוק-לטווח ארוך. תחת אותם פרמטרים של איכות מים ותפעול, המאפיינים של חומר הממברנה קובעים ישירות את הגבול העליון של ההתנגדות שלו נגד ציפוי.
|
חומר ממברנהנכסים |
הקדמה ראשית |
|
מאפייני ממשק פני השטח |
ההידרופיליות, הנקודה האיזואלקטרית וחספוס פני השטח של פני הממברנה קובעים את נטיית הספיחה שלו. ממברנות הידרופיליות מאוד וחספוס נמוך- מסתמכות על מחסום ממברנת המים ודחייה אלקטרוסטטית כדי להפחית את ספיחת הקולואידים והחומר האורגני, ובכך להפחית את הזיהום במקורו. |
|
יציבות כימית |
החוזק של ניקוי כימי. חומרי ממברנה עמידים לחומצות, אלקליות וחומרים מחמצנים יכולים לעמוד בניקוי כימי בעוצמה מלאה- ללא נפיחות או נזק חמצוני. |
|
ביצועים מבניים מכניים |
החוזק המכני והצפיפות של הממברנה משפיעים על עמידותו בפני שחיקה ושחיקה בהתגבשות. חומרי ממברנה בעלי חוזק- גבוה יכולים לעמוד בעוצמת ניקוי גבוהה ובקצב זרימה גבוה של פני הממברנה, ולבלום באופן מתמשך את עיבוי עוגת המסנן. |
III. למה לבחור ממברנות קרמיות מסיליקון קרביד
ממברנות קרמיות של סיליקון קרביד עשויות מאבקת סיליקון קרביד עדינה-בטוהר גבוה באמצעות טכנולוגיית התגבשות וסינטרינג, תוך השגת רמות מיקרו סינון ואולטרה סינון. הם כוללים שטף גבוה, עמידות בפני קורוזיה, ניקוי קל ותוחלת חיים ארוכה, והם כיום חומר הממברנה עם יכולות ההידרופיליות והאנטי-פולס הטובות ביותר.

(I) הידרופיליות מצוינת של קרום סיליקון קרביד
חומרי ממברנה בעלי הידרופיליות טובה יותר מועדים פחות להתכתשות וקל יותר לנקות ולשחזר לאחר התכלות. יתר על כן, תחת אותו לחץ נהיגה, לחומרי ממברנה בעלי הידרופיליות טובה יותר יש שטף מים גבוה יותר. ההידרופיליות של חומרי ממברנה נמדדת לעתים קרובות על ידי זווית המגע. חלקיקי ננו-קרביד של סיליקון קרביד, במהלך התגבשות מחודשת וסינטר, אינם מציגים התכווצות או שלב נוזלי, ובסופו של דבר יוצרים מבנה רשת נקבובי ומקושר זה עם זה עם נקבוביות העולה על 45%, ומשיגים הידרופיליות אידיאלית עם זווית מגע מים של 8 מעלות בלבד.

(II) יציבות כימית מעולה של קרום סיליקון קרביד
לממברנות סיליקון קרביד יש עמידות כימית חזקה וניתן להשתמש בהן לאורך זמן בחומצות ואלקליות, ולפתור בקלות בעיות קנה מידה שונות.

(III) תכונות נוגדות ציפוי יוצאות דופן של ממברנות סיליקון קרביד
ממברנות סיליקון קרביד הן כיום חומרי הממברנה בעלי המטען השלילי החזק ביותר, המסוגלים להסיר שומנים ומיקרואורגניזמים, ובעלי תכונות אנטי- מעולות.
|
|
|
|
איור - ζ-פוטנציאל של חומרים שונים של ממברנות קרמיות |
איור - בדיקת מים עיליים |
|
מקור: פרסית, עלי. המחלקה לכימיה וביו-מדעים, אוניברסיטת אלבורג |
מקור: השוואה של חדירות קרום קרמי ופולימרי ו עכירות באמצעות מים עיליים, 2011. Hofs et al. |
הבנת מנגנוני עיבוי הממברנות היא המפתח לתפעול ותחזוקה מדעית של מערכות ממברנות. אנו מקדמים בברכה את המשוב שלך על תנאי איכות המים ואתגרי תפעול הממברנה בסעיף ההערות. Jianmo Technology מתמקדת במחקר ופיתוח, ייצור ואספקת מערכת מלאה של ממברנות קרמיות סיליקון קרביד, ומספקת שירות -שרשרת מלא הכולל התאמה אישית של רכיבי ממברנה, שילוב מערכות ואופטימיזציה של תפעול ותחזוקה. אנא אל תהסס לפנות אלינו בכל עת במידת הצורך!


