نظرة عامة على تحجيم السيليكات
تعد مركبات السيليكا من الشوائب الرئيسية في المياه الطبيعية، وغالبًا ما تذوب في الماء عند ملامستها للصخور التي تحتوي على السيليكات والألومينوسيليكات. تحتوي المياه الجوفية عمومًا على مركبات سيليكا أكثر من المياه السطحية، مع وجود محتوى SiO2 في مصادر المياه التقليدية عادةً<50 mg/L.
في مشاريع إعادة استخدام مياه الصرف الصحي الصناعية (خاصة أنظمة إعادة استخدام مياه الصرف الصحي الكيميائية والفحم)، يؤدي المحتوى العالي من SiO2 في مياه الصرف الصحي بسهولة إلى تحجيم السيليكات في أنظمة التناضح العكسي، مما يؤثر بشدة على عمرها الافتراضي وتشغيلها المستقر.
في مجال التفريغ الصفري الشائع حاليًا في الصين، يعد قياس السيليكات أحد أصعب المشكلات التي يصعب حلها نظرًا لصعوبة إزالة SiO2.
آلية تحجيم السيليكات
تعتبر أنظمة التناضح العكسي حساسة للغاية لمحتوى SiO2 لأنه في الحالة المشبعة، يمكن أن يتبلمر SiO2 إلى سيليكا غروية غير قابلة للذوبان بدرجة عالية، وترسب على سطح الغشاء ويثبت صعوبة تنظيفه. يعتمد التركيز المسموح به لـ SiO2 في قسم التركيز من RO (إعادة تدوير الهواء) على منتج ذوبان SiO2 ويتأثر بشكل كبير بدرجة حرارة الماء ودرجة الحموضة.
تتناسب ذوبان SiO2 بشكل مباشر مع درجة حرارة الماء. على سبيل المثال، الذوبان هو 100 ملغم / لتر عند 25 درجة و 160 ملغم / لتر عند 40 درجة.
العلاقة بين ذوبان SiO2 ودرجة الحموضة:
عند الرقم الهيدروجيني 7-8، يوجد SiO2 على شكل حمض السيليك المذاب، مع وجود H2SiO3 وHSiO3 في الماء. عند الرقم الهيدروجيني المنخفض، يوجد كمحلول حمض حر أو في حالة غروانية من سيليكات المغنيسيوم والكالسيوم. عند درجة حموضة أعلى، إذا كانت أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم موجودة في الماء، فهي موجودة في حالة غروانية من سيليكات المغنيسيوم والكالسيوم.
خصائص ومخاطر تحجيم السيليكات
تحتوي كربونات الكالسيوم على صلابة موس (الماس 10) تبلغ 3، وفلوريد الكالسيوم لديه صلابة موس 4، والسيليكات لديها صلابة موس تتعلق بمحتوى الماء، وتتراوح من 4.5 إلى 7.5. مقياس السيليكات هو الأصعب بين جميع أنواع المقاييس.
بمجرد حدوث تقشر السيليكات في نظام التناضح العكسي، سينخفض معدل تحلية المياه ومعدل تدفق المياه المتخللة بسرعة، وسوف ينخفض معدل تحلية المياه بشكل كبير حتى بعد التنظيف الكيميائي.
يمكن أن يؤدي التحجيم الشديد إلى زيادة سريعة في فرق الضغط، وقد يؤدي أيضًا إلى خروج شاشة التركيز.
تكشف المراقبة المجهرية للأغشية ذات القشور الشديدة عن وجود خدوش دقيقة على سطح الغشاء، مما يشير إلى حدوث ضرر مادي لا يمكن إصلاحه.
متطلبات SiO2 وتركيزات الأيونات الأخرى في مياه التغذية
يتم تحديد تركيز SiO2 في مياه التغذية بالتناضح العكسي بناءً على أقصى قابلية للذوبان في جانب التركيز وعامل التركيز، ويكون عمومًا 20 جزء في المليون. المتطلبات الأساسية: الأكسجين (DO) < 0.5 ملجم / لتر، ودرجة الحموضة أقل من 6، وتركيز أيونات الحديد والألومنيوم < 0.05 ملجم / لتر، حيث أن محتوى أيونات الحديد والألومنيوم له تأثير كبير على تحجيم السيليكات.
تأثير الحديد والألومنيوم وغيرها على تحجيم السيليكات
يحدث تقشر السيليكا في الغالب بسبب وجود الألومنيوم أو الحديد في الماء. يتفاعل الحديد والألومنيوم مع السيليكون لتكوين سيليكات معدنية غير قابلة للذوبان (سيليكات الألومنيوم وسيليكات الحديد). تعمل هذه السيليكات المعدنية على تغيير قابلية ذوبان SiO2، مما يزيد من سرعة تلوث الأغشية.
حتى عند تركيزات السيليكون المنخفضة (10 جزء في المليون)، فإن تركيزات الألومنيوم البالغة 50 جزء في المليون يمكن أن تؤدي إلى انخفاض أداء النظام.
في حالة وجود السيليكون، تأكد من أن الماء خالي من الألومنيوم أو الحديد، واستخدم خرطوشة فلتر أمان 1 ميكرومتر، إلى جانب التنظيف الحمضي الوقائي.
تطهير مقياس السيليكات
التنظيف الكيميائي التقليدي غير فعال إلى حد كبير ضد قشور السيليكات، في حين أن حمض الهيدروفلوريك فعال للغاية. حتى في درجات الحرارة المنخفضة والتركيزات، يُظهر حمض الهيدروفلوريك قدرة إذابة جيدة لمقياس السيليكات.
يمكن إجراء التنظيف الكيميائي باستخدام خليط من 0.1% HF و0.4% حمض الهيدروكلوريك، أو 0.1% NaF و0.4% حمض الهيدروكلوريك.
ملحوظة:
(1) يجب تعديل تركيز محلول التنظيف وفقًا لدرجة التلوث الفعلية. يوصى بإجراء تنظيف تجريبي لتحديد التركيز المناسب.
(2) حمض الهيدروفلوريك شديد التآكل. استنشاق أبخرته أو ملامسته للجلد يمكن أن يسبب حروقًا يصعب شفاءها. تشير التقديرات إلى أن تناول 1.5 جرام من حمض الهيدروفلوريك يمكن أن يسبب الوفاة الفورية. استنشاق تركيزات عالية من رذاذ حمض الهيدروفلوريك يمكن أن يسبب التهاب الشعب الهوائية والوذمة الرئوية النزفية. ويمكن أيضًا امتصاصه عن طريق الجلد، مما يسبب تسممًا شديدًا. ولذلك، يجب اتخاذ تدابير وقائية أثناء التنظيف الكيميائي، ويجب أن يتم تنفيذ العملية من قبل موظفين مؤهلين.
الوقاية من تحجيم السيليكات
(1) التحكم في تركيز SiO2 في مياه التغذية ومعدل الاسترداد لنظام التناضح العكسي لتقليل تركيز SiO2 في التركيز ومنعه من تجاوز منتج الذوبان هو الطريقة الرئيسية لمنع تحجيم SiO2؛
(2) يمكن أن يؤدي اعتماد عمليات المعالجة المسبقة المحسنة أو المحسنة، مثل تليين الجير، إلى تقليل SiO2 في مياه التغذية بنسبة 50%، أو إضافة أكسيد المغنيسيوم أو ألومينات الصوديوم أثناء المعالجة المسبقة لتنعيم رماد الصودا للجير- لتقليل تركيز SiO2 في مياه التغذية؛
(3) زيادة درجة حرارة الماء بشكل مناسب (على ألا تتجاوز الحدود المحددة). (4) تساعد زيادة الرقم الهيدروجيني للسائل المؤثر بشكل مناسب على زيادة قابلية ذوبان SiO2 وإبطاء تحجيم السيليكات؛
(5) إضافة مثبط التقشر خصيصًا لتحجيم السيليكا أثناء المعالجة المسبقة. يختلف الحد الأقصى المسموح به لتركيز SiO2 على جانب التركيز وفقًا لمثبط التكلس. يرجى استشارة الشركة المصنعة لمثبط الحجم للحصول على التفاصيل؛
(6) يمكن إزالة السيليكا الغروية عن طريق الامتزاز باستخدام راتنج التبادل الأنيوني القوي أو باستخدام غشاء الترشيح الفائق مع خفض الوزن الجزيئي إلى أقل من 10000.
