يعد تلوث الأغشية مشكلة لا يمكن تجنبها في جميع أنظمة فصل الأغشية أثناء التشغيل على المدى الطويل-. ستشرح هذه المقالة بشكل منهجي الأسباب والتصنيفات ومنطق الوقاية والتحكم في تلوث الأغشية، ثم تناقش كيفية تقليل التلوث من مصدره وتبسيط التنظيف والصيانة من خلال الاستفادة من الخصائص المتأصلة للمواد الغشائية.
I. تصنيف المكونات الرئيسية للتلوث الغشائي
يشير تلوث الغشاء إلى ظاهرة ترشيح الأغشية حيث يتم امتصاص الجسيمات الدقيقة أو الغرويات أو الجزيئات المذابة الكبيرة في الماء وترسب على سطح الغشاء أو داخل مسام الغشاء بسبب التأثيرات الفيزيائية والكيميائية أو الميكانيكية، مما يؤدي إلى تقليل حجم المسام أو انسدادها وانخفاض لا رجعة فيه في تدفق الغشاء وأداء الفصل. تجدر الإشارة إلى أن تلوث الغشاء يبدأ بمجرد ملامسة محلول التغذية للغشاء.

يشمل التلوث الغشائي التلوث غير العضوي، والتلوث العضوي، والتلوث البيولوجي. في التشغيل الفعلي للنظام، قد يكون هناك نوع واحد من القاذورات هو السائد، أو قد تعمل أنواع متعددة من القاذورات معًا. من الأفضل إكمال اختبار التركيب الكامل للمياه الخام قبل تشغيل المشروع لتحديد نوع القاذورات السائد ومطابقة نظام المعالجة المسبقة المقابل، وبالتالي تقليل حمل القاذورات من المصدر وإطالة عمر خدمة الغشاء.

ثانيا. تدابير التحكم في تلوث الغشاء
يتبع التحكم في قاذورات الغشاء بشكل أساسي تدابير التحكم التي يمكن أن تمنع بشكل فعال تراكم القاذورات وتأخير تدهور الأداء.
(I) المعالجة المصدرية
|
نوع التلوث |
تدابير مراقبة المعالجة |
|
التلوث غير العضوي |
اضبط درجة الحموضة والصلابة، وأضف مثبطات التكلس، واستخدم مرشحات الوسائط/الأمان المتعددة- لاحتجاز الجزيئات. |
|
التلوث العضوي |
التخثر والتلبد، وامتصاص الكربون المنشط، والاعتراض المبكر للمواد العضوية الجزيئية الكبيرة. |
|
التلوث البيولوجي |
التطهير المسبق-، والتحكم في مغذيات النيتروجين والفوسفور، وتقليل أعداد الميكروبات المؤثرة. |
(ثانيا)تحسين معلمات التشغيل
ومن خلال تنظيم حالة تدفق سطح الغشاء باستخدام ديناميكيات الموائع، يتم تقليل معدل تراكم الملوثات. يتم التحكم في تدفق الغشاء بشكل عقلاني، ويتم زيادة سرعة السطح بشكل مناسب لتقليل الهجرة السريعة للمواد المذابة إلى سطح الغشاء. الإخلاء المتقطع للتركيز يخفف من استقطاب التركيز ويقلل من امتصاص الملوثات وترسبها. يتم تنفيذ التنظيف المنتظم لإطالة عمر الغشاء.
(ثالثا) عملية التنظيف
وتنقسم إلى التنظيف الفيزيائي التقليدي والتنظيف الكيميائي العميق:
يؤدي التنظيف المادي التقليدي، بما في ذلك الغسيل العكسي بالمياه وتنقية الهواء{0}}بالماء، إلى إزالة كعكة المرشح غير العضوية السطحية بشكل دوري، الأمر الذي يؤدي فقط إلى تأخير التلوث غير العضوي ولا يمكنه إزالة الامتزاز العضوي والمخاط البيولوجي.
التنظيف الكيميائي المنتظم: تبدأ هذه العملية بشكل دوري بناءً على عتبة الضغط التفاضلي. فهو يزيل الملوثات من خلال التفاعلات الكيميائية، ويستعيد نفاذية الغشاء. الملوثات وعوامل التنظيف الشائعة هي كما يلي:
|
أنواع الملوثات |
ملوثات محددة |
عوامل التنظيف |
|
المواد غير العضوية |
كربونات الكالسيوم وأملاح الحديد والغرويات غير العضوية |
حامض الستريك أو حمض الهيدروكلوريك أو محاليل حمض الأكساليك ذات الرقم الهيدروجيني 2 |
|
كبريتات الباريوم وكبريتات الكالسيوم وأملاح غير عضوية أخرى قليلة الذوبان |
حوالي 1% محلول EDTA |
|
|
Oمادة عضوية |
الدهون، حمض الهيوميك، الغرويات العضوية، الخ. |
محلول هيدروكسيد الصوديوم مع الرقم الهيدروجيني =12 |
|
الشحوم وغيرها من الملوثات العضوية العنيدة |
0.1%-0.5% كبريتات دوديسيل الصوديوم، تريتون X-100، إلخ. |
|
|
البروتين والنشا والزيت والسكريات وما إلى ذلك. |
0.5%-1.5% من البروتياز، الأميليز، إلخ. |
|
|
Mكائن حي دقيق |
البكتيريا والفيروسات وغيرها. |
حوالي 1% بيروكسيد الهيدروجين أو 50 جزء في المليون من محلول هيبوكلوريت الصوديوم |
(رابعا)تحسين اختيار المواد الغشائية
تحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائية الجوهرية للمواد الغشائية معدل التصاق الأوساخ وتحمل التنظيف ومعدل التحلل على المدى الطويل. في ظل نفس جودة المياه ومعايير التشغيل، تحدد خصائص مادة الغشاء بشكل مباشر الحد الأعلى لمقاومتها المضادة للحشف على السفن.
|
مادة الغشاءملكيات |
المقدمة الرئيسية |
|
خصائص الواجهة السطحية |
تحدد المحبة للماء، ونقطة التساوي الكهربي، وخشونة سطح سطح الغشاء ميله للامتصاص. تعتمد الأغشية شديدة المحبة للماء ومنخفضة الخشونة- على حاجز غشاء الماء والتنافر الكهروستاتيكي لتقليل امتصاص الغرويات والمواد العضوية، وبالتالي تخفيف التلوث عند مصدرها. |
|
الاستقرار الكيميائي |
قوة التنظيف الكيميائي. يمكن للمواد الغشائية المقاومة للأحماض والقلويات والمواد المؤكسدة أن تتحمل التنظيف الكيميائي الكامل-بدون تورم أو ضرر مؤكسد. |
|
الأداء الهيكلي الميكانيكي |
تؤثر القوة الميكانيكية للغشاء وكثافته على مقاومته للتآكل والتآكل البلوري. -مواد الغشاء عالية القوة يمكن أن تتحمل كثافة التنظيف العالية ومعدل تدفق سطح الغشاء المرتفع، مما يمنع سماكة كعكة المرشح بشكل مستمر. |
ثالثا. لماذا تختار أغشية سيراميك كربيد السيليكون
يتم تصنيع الأغشية الخزفية من كربيد السيليكون من-مسحوق ناعم من كربيد السيليكون عالي النقاء من خلال تقنية إعادة البلورة والتلبيد، مما يحقق مستويات الترشيح الدقيق والترشيح الفائق. إنها تتميز بتدفق عالي، ومقاومة للتآكل، وسهولة التنظيف، وعمر افتراضي طويل، وهي حاليًا مادة غشائية تتمتع بأفضل القدرات المحبة للماء والمضادة للحشف.

(ط) محبة للماء ممتازة لغشاء كربيد السيليكون
المواد الغشائية ذات محبة الماء الأفضل تكون أقل عرضة للتلوث وأسهل في التنظيف والاستعادة بعد التلوث. علاوة على ذلك، تحت نفس ضغط القيادة، تتمتع المواد الغشائية ذات المحبة للماء الأفضل بتدفق مياه أعلى. غالبًا ما يتم قياس محبة المواد الغشائية للماء بواسطة زاوية التلامس. لا تظهر الجسيمات النانوية من كربيد السيليكون، أثناء إعادة البلورة والتلبيد، أي انكماش أو طور سائل، وتشكل في النهاية بنية إطارية شبكية مسامية ومترابطة مع مسامية تتجاوز 45٪، وتحقق محبة مثالية للماء مع زاوية ملامسة للماء تبلغ 8 درجات فقط .

(II) الاستقرار الكيميائي الممتاز لغشاء كربيد السيليكون
تتميز أغشية كربيد السيليكون بمقاومة كيميائية قوية ويمكن استخدامها لفترة طويلة في الأحماض والقلويات، مما يؤدي بسهولة إلى حل مشكلات القياس المختلفة.

(ثالثًا) الخصائص المضادة للحشف على الأغشية لأغشية كربيد السيليكون
تعد أغشية كربيد السيليكون حاليًا مواد غشائية ذات أقوى شحنة سالبة، وقادرة على إزالة الشحوم والكائنات الحية الدقيقة، ولها خصائص ممتازة ضد-القاذورات.
|
|
|
|
الشكل - ζ-إمكانات مواد الأغشية الخزفية المختلفة |
الشكل - اختبار المياه السطحية |
|
المصدر: الفارسي، علي. قسم الكيمياء والعلوم الحيوية، جامعة البورغ |
المصدر: مقارنة نفاذية الغشاء السيراميكي والبوليمري و التلوث باستخدام المياه السطحية، 2011. هوفس وآخرون. |
يعد فهم آليات تلوث الأغشية أمرًا أساسيًا للتشغيل العلمي وصيانة أنظمة الأغشية. نرحب بتعليقاتك حول ظروف جودة المياه وتحديات تشغيل الأغشية في قسم التعليقات. تركز Jianmo Technology على البحث والتطوير والإنتاج وتسليم النظام الكامل لأغشية سيراميك كربيد السيليكون، مما يوفر خدمة سلسلة - كاملة بما في ذلك تخصيص عناصر الغشاء وتكامل النظام وتحسين التشغيل والصيانة. لا تتردد في الاتصال بنا في أي وقت إذا لزم الأمر!


