مواد شوینده ممبران (Membrane Cleaning Materials)


موادشوینده ممبران موادی هستند که جهت حذف رسوبات و گرفتگی های تشکیل شده بر روی غشا استفاده می شوند. در سیستم های تصفیه آب مبتنی بر غشا، رسوبات تشکیل شده بر روی ممبران ها می‌تواند مشکلات متعددی را برای اپراتورهای آب ایجاد کند.بنابراین شستشوی شیمیایی ممبران ها از اهمیت بسزایی برخوردار خواهد بود .

 

مواد شوینده ممبران

مواد شوینده ممبران

 سیستم های اسمز معکوس (RO)، نانو فیلتراسیون (NF)، اولترا فیلتراسیون (UF) و میکرو فیلتراسیون (MF) همگی فناوری های تصفیه آب مبتنی بر غشا بوده و بنابراین مستعد رسوب‌گذاری هستند. گرفتگی ممبران ها می تواند منجر به بروز مشکلاتی از جمله کاهش دبی آب تولید و افزایش مصرف انرژی و حتی تعویض تجهیزات پرهزینه از جمله فیلتر ممبران  شود.

آنچه در ادامه خواهید خواند؟

ماده شوینده ممبران چیست؟

گرفتگی یا رسوب گذاری به معنای تجمع ذرات آلی و معدنی بر روی ممبران های سیستم تصفیه آب می باشد. این رسوبات شامل سیلیکا، کربنات کلسیم و منیزیم، سولفات های باریم و کلسیم و استرانسیم، ذرات کلوئیدی و اکسید فلزات هستند.

ایجاد گرفتگی بر روی ممبران های سیستم تصفیه آب منجر به افت فشار، کاهش دبی آب تولیدی و کاهش میزان دفع نمک یا بعبارتی افزایش  TDS می شود. بمنظور جلوگیری از بروز این مشکلات و رفع گرفتگی فیلتر ممبران از مواد شیمیایی شوینده ممبران ها استفاده می شود. مواد شوینده ممبران ها موادی هستند که جهت حذف رسوبات و گرفتگی های تشکیل شده بر روی فیلتر ممبران استفاده می شوند .

شستشوی ممبران ها طی فرایندی به نامCIP (Cleaning in Place) انجام می شود.فرایند CIP روشی برای شستشوی ممبران های دستگاه اسمز معکوس RO بدون نیاز به خارج کردن آنها از پرشروسل یا محفظه تحت فشار است. در فرایند CIP ممبران، محلول‌های شیمیایی مناسب با استفاده از پمپ و تجهیزات مخصوص در مسیر ممبران‌ها به گردش درمی‌آیند تا رسوبات و آلودگی‌های بیولوژیکی از سطح ممبران حذف شوند.

انواع مواد شوینده ممبران

شوینده های اسیدی ممبران

از مواد شستشوی اسیدی برای حذف رسوبات معدنی از جمله آهن استفاده می‌شود. در استفاده از شوینده‌های اسیدی باید توجه داشت که به دلیل وجود رسوب سولفات کلسیم نباید از اسید سولفوریک برای شستشوی ممبران استفاده کرد.

شوینده قلیایی ممبران

از مواد شوینده قلیایی ممبران برای حذف رسوبات آلی از جمله مواد بیولوژیکی استفاده می شود.

 

 

 

 

شست و شوی ممبران اسمز معکوس

 

 

مراحل عملیات شست و شوی ممبران (CIP )

  1. بررسی عملکرد دستگاه و تشخیص نوع آلودگی: پیش از شروع عملیات CIP، پارامترهای عملکردی سیستم RO مانند دبی آب تولیدی، افت فشار و میزان دفع نمک بررسی می‌شوند. با مقایسه این پارامترها با مقادیر مرجع و بررسی آنالیز آب، می‌توان نوع گرفتگی و آلودگی ممبران را تشخیص داد .
  2. انتخاب ماده شوینده مناسب: پس از شناسایی نوع آلودگی، ماده شوینده مناسب انتخاب می‌شود. برای مثال، شوینده‌های قلیایی معمولا برای حذف آلودگی‌های آلی و بیولوژیکی و برخی بایوفیلم ها استفاده می شوند و شوینده‌های اسیدی برای حذف رسوبات معدنی به کار می‌روند. نوع شوینده و شرایط مصرف آن باید با مشخصات ممبران و دستورالعمل سازنده شوینده مطابقت داشته باشد.
  3. شستشو با آب تصفیه شده: قبل از شروع شست‌وشوی شیمیایی، ممبران و مسیرهای جریان با آب پرمیت شست‌وشو داده می‌شوند تا ذرات معلق و آلودگی‌های موجود از سیستم خارج شوند. در این مرحله، دمای آب پرمیت به حدود ۴۰ درجه سانتی‌گراد رسانده می‌شود تا شرایط دمایی مناسب برای فرآیند شست‌وشو فراهم شود. البته دمای ۴۰ درجه باید با محدوده دمای مجاز ممبران مورد نظر و دستورالعمل سازنده مطابقت داشته باشد.
  4. آماده سازی محلول شوینده: ابتدا مخزن شست‌وشوی شیمیایی (CIP) با مقدار مناسبی از آب پرمیت پر شده و سپس ماده شوینده انتخاب‌شده، مطابق با غلظت توصیه‌شده توسط سازنده و pH مناسب، به آب اضافه می شود.
  5. چرخش محلول در مدار CIP: پس از آماده‌سازی محلول شوینده، پمپ  CIP فعال شده و محلول در مدار CIP و در مسیر ممبران‌ها به گردش درمی‌ آید تا آلودگی‌ها و رسوبات از سطح ممبران جدا شوند. در این مرحله، فشار باید پایین باشد و از پمپ فشار قوی سیستم RO نباید استفاده شود. زیرا فرآیند CIP به فشار بالا نیاز ندارد و اعمال فشار بیش از حد منجر به نفوذ رسوبات به منافذ ممبران شده و ممبران دچار آسیب فیزیکی می شود.
  6. توقف چرخش و خیساندن رسوبات ( Soaking ): .پس از گردش محلول شوینده در مدار، پمپ  CIP متوقف شده و محلول برای مدت زمان مشخصی در داخل پرشروسل‌ها و تماس با سطح ممبران باقی می‌ماند. در این مرحله، مواد شیمیایی فرصت کافی برای نفوذ به لایه‌های رسوب و آلودگی، نرم کردن و تجزیه آن‌ها را پیدا می‌کنند. مدت زمان خیساندن باید بر اساس نوع آلودگی، نوع شوینده و دستورالعمل سازنده ممبران تعیین شود.
  7. گردش مجدد محلول و تعویض محلول مصرف شده در صورت نیاز: پس از پایان مرحله خیساندن، پمپ CIP مجددا روشن شده و محلول شوینده برای مدت مشخصی در مدار به گردش درمی‌آید تا آلودگی‌ها و رسوبات جداشده از سطح ممبران خارج شوند. در طول این مرحله، وضعیت محلول از نظر تغییر رنگ، کدورت، pH و میزان آلودگی بررسی می‌شود. در صورتی که محلول خاصیت پاک‌کنندگی خود را از دست داده یا به‌شدت آلوده شده باشد، باید تخلیه و با محلول تازه جایگزین شود تا اثربخشی شست‌وشو حفظ شود.
  8. شست و شوی نهایی: در این مرحله توصیه می شود که از آب تولیدی سیستم RO یا آب مقطر جهت شست و شوی محلول شوینده استفاده کنید . از وارد کردن آب خوراک یا آب مرحله پیش تصفیه در این مرحله به سیستم خودداری کنید زیرا ممکن است اجزای آن با محلول شوینده واکنش دهند و منجر به تشکیل رسوب بر روی ممبران ها شوند .حداقل دمای این مرحله ۲۰ درجه سانتی گراد است.
نکته مهم : 

در صورتی که برای حذف گرفتگی به بیش از یک نوع ماده شوینده نیاز باشد،برخی از مراحل فوق ممکن است تکرار شوند. در این شرایط، پیش از استفاده از شوینده بعدی، باید ممبران و مدار شست‌وشو به‌طور کامل با آب پرمیت آبکشی شوند تا از اختلاط مواد شیمیایی و بروز واکنش‌های ناخواسته جلوگیری شود.

بیشتر بخوانید

برای پیش گیری از رسوب نمک‌های یونهای سولفات و بی کربنات و… در سیستم های اسمز معکوس از آنتی اسکالانت  استفاده می‌شود.

زمان شست و شوی ممبران (عملیات CIP)

چه زمانی باید ممبران های سیستم اسمز معکوس را شستشو دهیم ؟

شست و شوی ممبران ها( CIP) بخش مهمی از نصب و راه اندازی سیستم اسمز معکوس است . ممبران های سیستم  RO پس از مدتی توسط آلاینده ها یی که به سطح آنها می چسبند یا رسوب می کنند‌‌ٰ، آلوده می شوند و این باعث تضعیف عملکرد سیستم می شود. به همین علت سیستم نیازمند شست و شوی دوره ای است.

برای بهبود کارایی فرایند CIP ،باید قبل از اینکه گرفتگی بطور کامل ایجاد شود المان ها تمیز شوند. اگر شستشو برای مدت طولانی به تعویق بیفتد حذف کامل رسوبات از سطوح ممبران ها و ایجاد عملکرد کامل دشوار یا غیر ممکن خواهد بود. پس اگر به دنبال تمیز کردن سیستم تصفیه آب مبتنی بر غشا هستید باید قبل از انتخاب ماده شوینده علائم گرفتگی را به طور کامل بررسی کنید. زمانیکه علائم زیر در سیستم ظاهر شود ممبران ها باید شست و شو داده شوند:

  • کاهش میزان آب تولیدی به میزان ۱۰ الی ۱۵ درصد.
  • اختلاف فشار در ورودی و خروجی ممبران ها بیش از ۳ بار.
  • افزایش TDS آب تولیدی به میزان ۱۰ درصد.

CIP به چه عواملی بستگی دارد؟

  • pHمناسب: مقدار pH محلول شوینده یکی از عوامل مهم در اثربخشی فرآیند CIP است و باید متناسب با نوع آلودگی و رسوبات موجود روی سطح ممبران انتخاب شود. برای حذف رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم، از شوینده‌های اسیدی مانند اسید کلریدریک و اسید سیتریک استفاده می‌شود. درحالیکه شوینده‌های قلیایی برای حذف آلودگی‌های آلی و بیولوژیکی و برخی رسوبات سیلیکا کاربرد دارند. 
  • دمای بالا: واکنش های شیمیایی در دماهای بالاتر سریع تر رخ می‌دهند. بعبارت دیگر با افزایش دما می توان انجام فرایند  CIP دستگاه  RO را تسریع کرد .باید توجه داشت که دما اگر از حد معینی بالاتر رود منجر به آسیب به ممبران ها می شود. طبق دیتاشیت شرکت های DUPONT،  LG ،حداکثر دمای مجاز محلول شست‌وشوی ممبران‌ها برابر با ۴۵ درجه سانتی‌گراد است. بنابراین، در طول فرآیند CIP باید دمای محلول به‌طور مداوم کنترل شود و از تجاوز آن از این محدوده جلوگیری گردد. همچنین محدوده pH مجاز باید متناسب با دمای محلول تنظیم شود.
  • زمان تماس: هر چقدر زمان تماس بین رسوبات و محلول شست و شو بیشتر باشد حذف رسوبات بهتر انجام می‌شود مدت زمان  CIP معمولا بین ۳۰ تا ۴۵ دقیقه در نظر گرفته می‌شود.
  • غلظت: غلظت محلول شوینده در کیفیت فرایند CIP تاثیر بسزایی دارد. افزایش غلظت محلول شست و شو می‌تواند باعث تمیز تر شدن ممبران ها شود اما در افزایش غلظت باید دقت کرد چون  ممکن است آسیب های جدی به ممبران وارد کند.

در حین انجام CIP به چه نکاتی باید توجه کنیم ؟

  1. ترتیب استفاده از شوینده‌ها در فرآیند CIP به نوع و ترکیب آلودگی‌های موجود روی سطح ممبران بستگی دارد. در مواردی که ممبران به‌طور هم‌زمان دچار آلودگی‌های آلی، کلوئیدی و بیولوژیکی و رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم و هیدروکسید آهن باشد، شست‌وشو به‌صورت دو مرحله‌ای انجام می‌شود. در مرحله اول، شوینده قلیایی برای حذف آلودگی‌های آلی و بیولوژیکی به کار می‌رود و پس از آبکشی کامل، در مرحله دوم از شوینده اسیدی برای حل کردن و حذف رسوبات معدنی استفاده می‌شود. در مواردی که نوع آلودگی و رسوبات موجود روی سطح ممبران به‌طور دقیق قابل تشخیص نباشد، توصیه می‌شود شست‌وشو ابتدا با شوینده قلیایی آغاز شود. دلیل این امر آن است که شوینده‌های اسیدی ممکن است با برخی ترکیبات آلی، سیلیکا و بایوفیلم واکنش داده و باعث کاهش اثربخشی CIP شوند. بنابراین، ابتدا با استفاده از شوینده قلیایی، آلودگی‌های آلی و بیولوژیکی حذف شده و در صورت وجود رسوبات معدنی، پس از آبکشی کامل، شست‌وشوی اسیدی انجام می‌شود.
  2. اگر در حین فرایند  CIP رنگ ، بو وpH محلول تغییر کند لازمست که محلول دور ریخته شده و از محلول جدید برای شست و شو استفاده شود.
  3. در طول فرایند  CIP باید همواره pH کنترل شود .در صورت تغییر pH بیش از ۰٫۵ واحد از اسید برای کاهش و سود برای افزایش و تنظیم pH استفاده میشود.
  4. در مسیر CIP، حتما از فیلتراسیون میکرونی استفاده شود تا ذرات معلق و رسوبات جداشده از ممبران حذف شده و از ورود آن‌ها به پمپ و گردش مجدد آلودگی‌ها در مدار جلوگیری شود.
  5. در سیستم‌های بزرگ  RO که دارای چند مرحله یا استیج هستند، عملیات شست‌وشوی شیمیایی معمولاً برای هر استیج به‌صورت جداگانه انجام می‌شود. زیرا نوع و میزان آلودگی در مراحل مختلف یکسان نیست. به‌عنوان مثال، در استیج اول احتمال تجمع آلودگی‌های بیولوژیکی بیشتر است، درحالی‌که در استیج‌های انتهایی، به دلیل افزایش غلظت املاح، احتمال تشکیل رسوبات معدنی بیشتر می‌شود. بنابراین، شست‌وشوی مجزای هر استیج امکان انتخاب شوینده مناسب و تنظیم شرایط شست‌وشو متناسب با نوع آلودگی را فراهم می‌کند و باعث افزایش اثربخشی فرآیند CIP می‌شود.

 

اهمیت تشخیص نوع گرفتگی در انتخاب شوینده ممبران RO

پیش از انتخاب شوینده اسیدی یا قلیایی برای شست‌وشوی شیمیایی ممبران اسمز معکوس (CIP)، ابتدا باید نوع گرفتگی و ماهیت رسوبات تشکیل‌شده روی سطح ممبران به‌درستی شناسایی شود. زیرا هر نوع آلودگی به شوینده مخصوص خود نیاز دارد. برای مثال، شوینده‌های قلیایی معمولاً برای حذف آلودگی‌های آلی، مواد روغنی و بیوفیلم استفاده می‌شوند، درحالی‌که شوینده‌های اسیدی برای حذف رسوبات معدنی و اسکیلینگ کاربرد دارند. انتخاب شوینده نامناسب نه‌تنها ممکن است در رفع گرفتگی مؤثر نباشد، بلکه می‌تواند باعث تشدید رسوبات یا آسیب به ممبران شود. بنابراین، تشخیص صحیح نوع گرفتگی، اولین و مهم‌ترین مرحله در انتخاب ماده شیمیایی مناسب و دستیابی به یک شست‌وشوی مؤثر است.

انتخاب شوینده ممبران

انتخاب ماده شوینده مناسب امری ضروری و بسیار مهم در انجام فرایند CIP و جلوگیری از تخریب ممبران ها است. توجه به آنالیز آب ورودی و عوامل ایجاد رسوب بر روی ممبران‌ها می تواند در انتخاب ماده شوینده به ما کمک کند.

برای انتخاب دقیق‌تر ماده شوینده ابتدا باید ممبران‌ها به طور ظاهری بررسی و عیب یابی شده و نوع رسوبات آنها تعیین شود. سپس ماده شوینده و نحوه انجام  CIP مشخص شود .گاهی با توجه به نوع رسوبات ممکن است از هر دو شوینده اسیدی و قلیایی در فرایند  CIP استفاده شود.

ترتیب شستشوی شیمیایی ممبران  RO 

 

در شستشوی ممبران RO ابتدا از شوینده اسیدی استفاده کنیم یا قلیایی ؟

یکی از نکات مهم درفرایند شستشوی شیمیایی ممبران های دستگاه RO ،رعایت ترتیب صحیح استفاده از شوینده‌های اسیدی و قلیایی است. انتخاب ترتیب مناسب به نوع رسوبات و آلودگی‌های موجود روی سطح ممبران بستگی دارد.

در شرایطی که فیلتر ممبران به‌طور هم‌زمان دچار آلودگی‌های آلی، بیولوژیکی و رسوبات معدنی شده باشد، معمولاً توصیه می‌شود ابتدا شست‌وشوی قلیایی و سپس شست‌وشوی اسیدی انجام شود.

چرا اول شوینده قلیایی ؟

اگر ممبران دارای گرفتگی بیولوژیکی یا بایوفیلم باشد، تزریق اسید در مرحله اول می‌تواند باعث سخت و متراکم شدن بیوفیلم شود. در نتیجه، حذف این لایه بسیار دشوار خواهد شد. بنابراین، ابتدا باید با استفاده از شوینده قلیایی، لایه‌های آلی و بیولوژیکی از سطح ممبران حذف شوند، سپس می‌توان از شوینده اسیدی برای حل کردن و حذف رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم و برخی رسوبات فلزی استفاده کرد.

چه زمانی شستشوی شیمیایی  CIP ناموفق است ؟

حتی بهترین مواد شیمیایی مخصوص شست‌وشوی ممبران اسمز معکوس نیز قادر به ترمیم آسیب‌های فیزیکی ممبران نیستند.اگر پس از انجام یک سیکل کامل شست‌وشوی شیمیایی (CIP)، همچنان با کاهش دفع نمک یا افزایش افت فشار و افزایش  TDS مواجه هستید، احتمالاً ممبران به پایان عمر مفید خود رسیده است و باید تعویض شود.

نکته مهم :

ترتیب شست‌وشوی قلیایی و اسیدی یک قاعده عمومی است،اما ترتیب نهایی شست‌وشو باید بر اساس نوع رسوبات، دستورالعمل سازنده ممبران و دستورالعمل تولیدکننده مواد شوینده تعیین شود.همچنین کاهش دفع نمک و افزایش افت فشار به‌تنهایی اثبات‌کننده پایان عمر ممبران نیستند. توجه داشته باشید که پیش از تغییر نوع شوینده، آبکشی کامل سیستم ضروری است تا مواد شیمیایی با یکدیگر مخلوط نشوند.

 

اثر بخشی شستشوی شیمیایی ( CIP ) چگونه ارزیابی می شود ؟

اثربخشی فرآیند شست‌وشوی شیمیایی نشان‌دهنده میزان موفقیت عملیات CIP در حذف رسوبات و فولینگ موجود روی فیلتر ممبران است. هدف از انجام CIP، بازگرداندن عملکرد ممبران به شرایط عملیاتی مطلوب و بهبود پارامترهایی مانند دبی آب تولیدی ، افت فشار و میزان دفع نمک است.بمنظور ارزیابی اثربخشی CIP، باید پارامترهای عملکردی ممبران قبل و بعد از شست‌وشو، تحت شرایط عملیاتی یکسان و پس از نرمال‌سازی داده‌ها مقایسه شوند ، زیرا ممکن است شست‌وشو باعث بهبود دبی تولیدی شود، اما میزان دفع نمک همچنان پایین باقی بماند. همچنین اگر پس از شست‌وشو تغییر محسوسی در پارامترها مشاهده نشود، ممکن است نوع شوینده مناسب نبوده باشد یا ممبران دچار آسیب فیزیکی یا تخریب ساختاری شده باشد.

قیمت و خرید شوینده ممبران RO

بمنظور شست و شوی سیستم RO، مواد شیمیایی شوینده بسیار گوناگونی با قیمت های متعدد در بازار موجود هستند. بسته به نوع رسوبات،کیفیت، غلظت و میزان کارایی محلول شوینده می‌توانند قیمت‌های مختلفی داشته باشند.

اما باید دقت داشت که صرفا توجه به قیمت محصول و خرید از افراد غیر متخصص در این زمینه می‌تواند آسیب‌های جبران ناپذیری به سیستم تصفیه آب از جمله ممبران‌ها وارد کند. جهت انتخاب محلول شوینده مناسب و خرید محلول شستشوی ممبران می توانید با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

 

محصولات مرتبط

STAM.IR STAM.IR STAM.IR

ارسال ديدگاه

لطفا نام خود را وارد كنيد! لطفا آدرس ايميل را صحيح وارد كنيد! لطفا پيام را وارد كنيد!