Применение ингибиторов осадкообразования при эксплуатации установок обратного осмоса
Снижение производительности мембранных установок в процессе их эксплуатации определяется загрязнением поверхности мембран . Взаимодействие мембраны с молекулами воды и растворенными в ней компонентами определяется ее поверхностными физико - химическими свойствами и эксплуатационными режимами [ Реге - нерациониая промывка установок обратного смоса. Информационный бюллетень <Отраслевые ведомости . Ликеро водочное производство и виноделие> , № 6 и 7 (2002), с . с . 4 - 5]. Взвешенные микрочастицы оседают преимущественно на первой секции мембранных фильтроэлементов , а солевые отложения - на последней , где их концентрация в 3 - 4 раза выше , чем в исходной воде , и велика вероятность превышения предела растворимости . Биологическое загрязнение может начаться в любой точке мембранной установки и быстро распространиться по всему мембранному контуру .
Одной из главных причин загрязнения мембран является формирование на их поверхности карбонатных осадков . При повышении температуры и рН исходной воды равновесное соотношение между бикарбонатами и карбонатами сдвигается в сторону карбонатов , которые совместно с сульфатами ( CaSO 4 , MgSO 4 BaSOv SrS 04), фосфатами Ca ., ( POJ 2 и фторидами CaF 2 , а также боратами , силикатами , гидроокисями железа , марганца и алюминия , отличающимися низкой растворимостью , образуют минеральные осадки . Процесс формирования кристаллических осадков состоит из трех этапов : достижение предела растворимости ; формирование устойчивых центров кристаллизации больших , чем критический размер ядра кристаллизации ; рост кристаллов . Насыщенность концентрата является предпосылкой для формирования осадка . Степень насыщения концентрата определяется отношением концентраций растворенных компонентов в концентрате и исходной воде ( концентрационный фактор ). Одним из способов уменьшения насыщенности концентрата является снижение параметра конверсии . Однако применяется он очень редко , так как жесткие экономические и экологические критерии требуют эксплуатировать мембранные системы водо - подготовки при максимальной конвер-
сии . При больших числах конверсии (80 - 90%), достигаемых в 3 - 4 секционных мембранных контурах , небольшое увеличение конверсии может привести к значительному росту концентрационного фактора ( рис .1).
Еще одним необходимым условием осадкообразования является наличие центров кристаллизации , которые снижают потенциальный барьер начала кристаллизации . При отсутствии центров кристаллизации концентрат может оставаться стабильным даже в условиях пересыщения . Центрами кристаллизации могут служить взвешенные и коллоидные частицы , неоднородности химсостава , шероховатость деталей мембранных фильтроэлементов , градиенты давления и пр . Качественно загрязнения можно разделить на осадки и шламы - те же осадки , но находящиеся во взвешенном состоянии . Это разделение имеет эмпирический характер и довольно условно , так как одни и те же вещества , в зависимости от физико - химических условий , могут формировать как осадки , так и шламы . Процесс осадкообразования в ячейках турбули - зирующей сетки и на поверхности мембран происходит при пересыщении концентрата , наличии центров кристаллизации , недостаточной тур - булизации потока и повышенной шероховатости сетки . При больших градиентах давления и наличии центров кристаллизации в виде мелкодисперсных частиц и коллоидных взвесей кристаллизуются загрязнения в виде шла - мов . При определенных условиях , особенно при наличии застойных зон , шлам может выпасть в виде осадка . И наоборот , при проведении регенераци - онных промывок часть осадка растворяется , нарушая связь кристаллов между собой и точками прикрепления , при этом осадок переходит в форму шлама . Наличие в мембранном конту-
ре небольшого количества шлама не отражается на эффективности мембранного процесса , однако большое количество шлама резко увеличивает гидравлическое сопротивление мембранного контура , снижает производительность мембран и создает предпосылку для формирования осадка .
Предотвращение загрязнения мембран является определяющим фактором эффективной эксплуатации мембранных установок . Одним из способов предотвращения загрязнения мембран является дозирование в поток исходной воды антискейланта ( ингибитора осадкообразования ) и / или сильных минеральных кислот для коррекции рН . В рецептурах антискейланта могут использоваться следующие ингредиенты .
Комплексообразователи .
1. Полифосфаты .
Натрий гексаметафосфат ( НГМФ ). Натрий триполифосфат ( НТПФ ).
2. Комплексоны ( в том числе фос - фонаты ).
Этилендиаминтетрауксусная кислота ( ЭДТА ).
Двузамещенная натриевая соль ЭДТА ( Трилон - Б ).
1 - Гидроксиэтилидендифосфоно - вая кислота ( ОЭДФ ).
Нитрилотриметилфософоновая кислота ( НТФ ).
Полиэтиленполиамино - N - метил - фосфоновая кислота ( ПАФ ). г
2- Фосфонобутан -1,2,4- трикарбок - силовая кислота ( ФБТК ).
Этилендиаминтетра -( метиленфос - фоновая кислота ( ЭДТФ ).
Гексаметилендиаминтетра -( мети - ленфосфоновая кислота ( ГМДТФ ).
Диэтилентриаминпента - ( метилен - фосфоновая кислота ( ДТПФ ). 3. Полимеры .
Полиакриловая кислота ( ПАА ). Полиметакриловая кислота
( ПМАА ).
Полималеиновая кислота ( ПМА ). 4. Сополимеры .
Полисульфонат - стерин - малеино - вый ангидрид ( ПСМА ).
Полиакрилацидакриламид ( ПААА ). Полиакрилацид :2- акриламид -2- метилпропан - сульфоновая кислота ( ПАМС ).
