역삼 투 시스템에서 오염 및 스케일링을 방지하는 방법은 무엇입니까? 농도 분극의 영향 이해

농도 분극 (CP)

농도 분극은 막 표면에 용질의 지속적인 축적으로 인한 부작용을 지칭하며, 이는 막 성능을 손상시킨다. 물이 막을 통해 침투함에 따라, 공급 용액 (물 및 용질 함유)은 막 표면으로 운반된다. 정제 된 물이 막을 통과 할 때, 용질은 막 표면 근처에 축적된다. membrane 여과에서 입자는 막에 닿아 필터 케이크 층을 형성합니다. ② 역삼 투 (RO)의 뚜렷한 제거 메커니즘으로 인해 용액의 용질은 막 표면에 고농축 경계층을 형성합니다. 이는 농도 분극을 초래하여 막 표면에서의 용질 농도를 공급 채널 ​​내의 벌크 용액에서보다 높게 만듭니다.

RO 성능에 대한 농도 분극의 부작용
membrane 표면에서의 높은 용질 농도는 삼투압 구배를 증가시켜 물 플럭스를 감소시킨다.
② 농도 구배 및 감소 된 물 플럭스는 막을 가로 질러 용질 질량 전달을 향상시켜 거부 속도를 낮 춥니 다.
③ 용질의 용해도 한계가 초과되어 강수량과 스케일링을 초래할 수 있습니다.

역삼 투의 파울 링 및 스케일링

나노 여과 (NF) 및 RO 막은 다양한 메커니즘을 통해 오염에 취약하다. 일차 오염 및 스케일링 공급원에는 미립자 물질, 불용성 무기 염의 침전, 가용성 금속의 산화 및 생물학적 물질이 포함됩니다.

1. 파열 파울 링

RO 작동주기에는 축적 된 미립자 물질을 제거하기위한 역 세척을 포함하지 않습니다 (실제로 백 세척은 얇은 필름 복합 멤브레인에서지지 층으로부터 활성 층을 유발할 수 있음). 미립자 오염은 RO 시스템의 주요 관심사입니다. 잔류 입자가 세정 효율을 손상시키기 때문에 거의 모든 RO 시스템은 미립자 오염을 최소화하기 위해 전처리가 필요합니다.

미생물 성분 및 생물학적 잔해를 포함한 무기 및 유기 물질은 미립자 오염을 유발하여 차단 및 필터 케이크 형성을 유발할 수 있습니다. 공급 용액의 큰 입자가 공급 채널 ​​및 배관에 갇히게 될 때 막힘이 발생합니다. 사전 여과를 사용한 공급 솔루션의 전처리는 막힘을 줄일 수 있습니다. RO 멤브레인 제조업체는 막 모듈을 보호하기위한 최소 전처리 단계로 5μm 카트리지 필터를 사용하는 것이 좋습니다.

미립자 물질은 막 표면에 필터 케이크 층을 형성하여 유압 저항을 증가시키고 시스템 성능에 영향을 미칩니다. 미립자 오염이 발생하기 쉬운 공급 물은 미립자 농도를 수용 가능한 수준으로 줄이기 위해 진보 된 전처리가 필요합니다. 응고, 여과 (모래, 탄소 또는 기타 배지 사용), 때로는 미세 여과 (MF) 또는 ULTAFILTRATION (UF)이 전처리 방법으로 사용됩니다.

2. 무기 염의 전달 및 스케일링
무기 스케일링은 용액의 염이 용해도 한계를 초과하고 침전 될 때 발생합니다. 침전은 이들 염을 구성하는 이온이 용해도 생성물을 넘어 집중 될 때, 특히 막 표면 근처의 고심 영역에서 농도 분극을 악화시킬 때 발생한다. 막 표면의 무기 스케일링은 물 투과성을 감소 시키거나 돌이킬 수없는 막 손상을 유발합니다.

전처리가없는 경우, 농도 분극을 최소화하거나 소금 거부 속도를 제한하거나 회복 속도를 제한함으로써 강수량을 피해야합니다. 공급 채널의 난류 흐름을 향상시키고 장비 제조업체가 지정된 최소 유동 속도를 유지함으로써 농도 분극을 감소시킬 수 있습니다. 공학 목표가 상충되어 소금 거부율을 제한하는 것은 비현실적이지만 강수량을 방지하기 위해 회복 속도를 제한하는 경우가 종종 있습니다. 소금 침전이 발생하기 전 최대 허용 회복 속도는 허용 가능한 회복 속도로 정의되며, 소금 시작 강수량은 "임계 염"이라고합니다. 수처리 응용 분야의 일반적인 규모에는 탄산 칼슘 (카코 ₃) 및 황산 칼슘 (Caso₄)이 포함됩니다.

전처리는 모든 실제 RO 시스템에 필수적입니다. 탄산 칼슘 침전은 널리 퍼져 있으므로 대부분의 시스템은이 화합물에 대한 전처리가 필요합니다. PH를 조정하기위한 공급 용액의 산성화는 탄산염 이온을 중탄산염 및 이산화탄소로 전환시켜 카코스 침전을 방지합니다. 황산 및 염산은 일반적으로 사용되지만 황산은 설페이트 농도를 증가시켜 설페이트 스케일링을 유발할 수 있습니다. 대부분의 RO 피드 용액은 pH 5.5-6.0으로 조정되며, 여기서 대부분의 탄산염은 COS로 존재하며 막을 통해 침투합니다.

다른 임계 염의 스케일링은 일반적으로 스케일 억제제를 사용하여 방지됩니다. 이들 억제제는 결정 형성 및 성장을 방지하여 과포화 조건에서도 강수량을 억제한다. 허용되는 과포화 정도는 억제제의 특성에 따라 다르며, 종종 독점적이며 장비 구성에 따라 다릅니다. 적절한 억제제의 선택은 현장 별 급수 분석 및 회복 속도 설계를 통해 장비 및 억제제 제조업체 권장 사항을 따라야합니다.

산성화 및 억제제 외에도 현대 설치는 농축 폐수 부피를 줄이고 물 회복을 향상시켜 스케일링을 추가로 완화하는 조치를 포함합니다.

3. 금속 산화물 오염
일반적인 RO/NF 사료 공급원 인 지하수는 종종 혐기성입니다. 용해 된 철 및 망간 화합물은 산화제가 공급 용액에 들어가면 오염 된 막을 산화시키고 침전됩니다. 철분 오염은 더 빈번하며 공기 유입시 빠르게 발생합니다. 산화 된 철/망간의 산화 또는 제거는 오염을 방지 할 수 있습니다. 낮은 철 농도의 경우 공기 유입을 방지하는 데 충분합니다. 스케일 억제제는 종종 저용량의 철분 오염을 완화하기위한 첨가제를 포함합니다. 철 전처리는 산소 또는 염소로 산화 된 다음 과립 매체 또는 막 필터에서 혼합, 적절한 유압 유지 시간 및 산화 여과를 포함합니다. 산화제를 사용할 때는 막, 특히 폴리 아미드 또는 산화에 민감한 물질과의 접촉을 피하십시오. 상업용 세정제 및 청소 프로토콜은 RO 막에서 철분 퇴적물을 제거 할 수 있습니다.

혐기성 지하수의 또 다른 성분은 황화수소 (HATS)입니다. 공기 유입은 콜로이드 황, 파울 링 멤브레인으로의 h oxs를 산화시킨다. 철 산화와 마찬가지로, 유황 오염을 피하려면 공기 유입을 예방하는 것이 중요합니다. 막의 황 침전물은 종종 돌이킬 수 없습니다.

4. 생물학적 오염
생물학적 오염은 막 표면 또는 공급 채널 ​​내에서 미생물 또는 세포 외 용해성 물질의 부착 또는 성장을 지칭한다. RO 시스템에서 일반적으로, 플럭스를 줄이고, 거부 속도를 낮추고, 모듈에 대한 압력 강하를 증가시키고, 투과 체질을 오염시키고, 막 재료를 저하시키고, 막 수명 단축을함으로써 성능을 저하시킨다.

최적의 작동 조건을 유지하고, 생명화물을 적용하고, 주기적으로 유휴 막 모듈을 플러시함으로써 생물학적 오염을 방지 할 수 있습니다. 많은 RO/NF 사료 솔루션 (일반적으로 지하수)은 미생물 부하가 낮습니다. 적절한 작동은 공급 채널의 전단력이 과도한 박테리아 축적을 방지 할 수 있도록합니다. 그러나 유휴 기간 동안 미생물이 빠르게 증식됩니다. 이를 완화하기 위해서는 셧다운 중에 투과 또는 생명화물을 첨가하는주기적인 플러싱이 필요합니다. 권장 한계 내의 염소 용액은 셀룰로오스 아세테이트 막을위한 생체 제로 작용하지만, 염소 분해에 수감 할 수있는 폴리아마이드 막은 바이 설 파이트 나트륨과 같은 대안을 반복합니다.

셀룰로오스 아세테이트 막의 경우, 제어 된 농도에서의 연속 염소화가있을 수있다. 폴리아이드 막의 경우, 자외선 조사, 염소화 또는 염소 후 탈염이 사용될 수 있습니다.

결론
전처리는 스케일링 및 오염을 방지하는 데 중요합니다. 일반적인 방법은 산성화 및 스케일 억제제를 포함하여 소금 침전 및 여과를 방지하여 미립자 물질을 차단합니다. 깨끗한 사료 수원 (예 : 지하수)은 막 단위 전에 카트리지 여과를 필요로 할 수있는 반면, 지표수 섭취는 응고, 응집, 퇴적 및 과립 또는 막 여과를 포함한 진행된 여과 방법이 필요합니다. 막 성능은 전처리 효능에 달려 있기 때문에 전처리 열차의 적절한 선택과 설계가 필수적입니다.