داراي 0 ديدگاه.

سیلیس محلول ( SiO2  ) بصورت طبیعی در اکثر آبهای خوراک در محدوده ۱ تا ۱۰۰ میلی گرم در لیتر وجود دارد .رسوب گذاری سیلیس زمانی رخ می دهد که غلظت آن از حلالیت مجاز فراتر رود. سیلیس بلوری یا کریستالی حلالیت پایینی در محدوده ۵ الی ۶ میلی گرم در لیتر دارد .حلالیت سیلیس آمورف در دمای ۲۵ درجه سانتی گراد بین ۱۲۰ تا ۱۵۰ میلی گرم بر لیتر است .

در سیستم تصفیه آب حلالیت سیلیس آمورف عمدتا تحت تاثیر دما ،  pH و حضور یونهای دیگر قرار دارد.افزایش دما به طور قابل توجهی حلالیت سیلیس را افزایش می دهد .حلالیت سیلیس هم چنین به  pH آب بستگی دارد زیرا اسید سیلیسیک، اسید ضعیف است و حلالیت آن تا pH حدود ۹ نسبتا ثابت است و در  pH بالای ۱۰ افزایش چشم گیری نشان می دهد.

رابطه دما و حلالیت سیلیس
رابطه بین دما و حلالیت سیلیکا

حضور کاتیونهای چند ظرفیتی مانند آهن ، آلومینیم و سختی ، حلالیت ظاهری سیلیس را به دلیل برهم کنش آنها با آنیون سیلیکات کاهش می دهد. هم چنین کلسیم و منیزیم واکنش پلیمریزاسیون سیلیس محلول را کاتالیز می کنند. بعبارتی غلظت های بالاتر سختی کل منجر به کاهش سریع تر سیلیس محلول می شود . مشابه کاتیونها آنیونهایی مانند ید ،برم ، کلر نیز حلالیت سیلیس را کاهش می دهند .

سیلیس با یونهای کلسیم و منیزیم ، اهن و منگنز و الومینیم واکنش داده و سیلیکات های نامحلول تشکیل می دهد . آلومینیم قوی ترین عامل رسوب دهنده اسید سیلیسک است و رسوب سیلیس عمدتا با حضور الومینیم یا اهن مرتبط است .زمانیکه یونهای آهن و الومینیم به طور هم زمان در آب خوراک پیش تصفیه وجود دارند سیلیس حتی در زیر حد اشباع خود نیز رسوب می کند. بنابراین هردو یون آلومینیم و آهن باید در اب خوارک کمتر از ۰/۰۵  میلی گرم درلیترباشند حتی اگر سیلیس زیر حد اشباع باشد.

از آنجایی که آلومینیم و آهن در فرایند های تصفیه آب شهری و سایر صنایع برای انعقاد استفاده می شوند اندازه گیری دقیق مکرر این یونها ضروری است، حتی اگر خود آب دارای سطح بالایی از یونهای آلومینیم و آهن نباشد .

آلودگی با سیلیکات های فلزی ممکن است از طریق یک فرایند واکنش شیمیایی و رسوب گذاری و هم چنین از طریق الودگی کلوئیدی با ذرات زیرمیکرونی که وارد سیستم غشایی می شوند رخ دهد.

مکانیسم رسوب سیلیس در غشای اسمز معکوس (RO )

تشکیل رسوب سیلیس در فیلتر ممبران RO از طریق مکانیسم های متعدد و پیچیده ای رخ می دهد که عمدتا به سطح اشباع سیلیس و ویژگی های آب ورودی بستگی دارد . این مکانیسم ها را می توان به شرح زیر دسته بندی کرد :

رسوب گذاری کلوئیدی و مونومری :

در سطوح پایین اشباع سیلیس ، رسوب عمدتا از طریق رسوب گذاری مستقیم روی گونه های مونومری ( اسید سیلیسک ) روی سطح غشا صورت می گیرد .

در سطوح بالا ی اشباع ، ذرات کلوئیدی سیلیس نیز در فرایند رسوب گذاری مشارکت کرده و به دنبال آن رسوب مونومری نیز اتفاق می افتد .

  • پلیمریزاسیون روی سطح غشا :

پس از رسوب گذاری اولیه سیلیس روی سطح غشا ، در pH خنثی واکنش پلیمریزاسیون سیلیس محلول رخ می دهد و این پلیمریزاسیون منجر به تشکیل کیلیت های آمورف سیلیس با ساختار شیشه ای ناهمگن و بسیار متراکم می شود که نفوذ ناپذیر هستند.

  • تشکیل رسوب سیلیکات فلزی :

در pH نزدیک به pKa اسید سیلیسک ( حدود ۹٫۹ ) گونه های یونی سیلیکات و سیلیس پلیمری می توانند با کاتیونهای چند ظرفیتی مانند کلسیم منیزیم اهن منگنز و الومینیم واکنش دهند و منجر به تشکیل رسوبات نامحلول و سیلیکات فلزی روی غشا شوند .

توجه : حضور حتی مقادیر کم الومینیم و اهن در غلظت کمتر از ۰/۰۵ میلی گرم در لیتر می تواند باعث رسوب سیلیس در غلظتهای زیرنقطه اشباع شود .

  • تجمع ذرات کلوئیدی :

ذرات کلوئیدی سیلیس موجود در آب خوراک می توانند روی سطح غشا چسبیده و یک لایه نازک تشکیل دهند .این ذرات با گذشت زمان از طریق مکانیسم های انحلال یا رسوب مجدد به یکدیگر متصل شده و یک لایه مانند یکنواخت تر در مقایسه با رسوب مونومری ایجاد می کنند .

کاتیونهایی مانند کلسیم و منیزیم نه تنها تشکیل سیلیس کلوئیدی را تسهیل می کنند بلکه خد نیز می توانند منجر به رسوب ذرات اضافی شوند .

  • تاثیر بار سطحی غشا :

بار سطحی غشای RO نقش کلیدی در رسوب گذاری سیلیس دارد مطالعات نشان می دهند که غشاهایی با بار سطحی مثبت رسوب سیلیس بسیار شدیدتری را در مقایسه با غشاهایی با بار منفی تجربه می کنند. این امر نشان دهنده تاثیر مهم برهم کنش های الکترواستاتیک بین گونه های سیلیس و سطح غشا است.

در نتیجه رسوب سیلیس یک پدیده چند عاملی است که تحت تاثیر غلظت ،  pH ، حضور کاتیونهای فلزی و ویژگی های سطحی غشا قرار دارد .

شستشوی شیمیایی رسوب سیلیس

با توجه به ماهیت سخت و پیچیده رسوب سیلیس بازیابی عملکرد غشای  RO معمولا مستلزم شستشوی شیمیایی ( CIP) است .

مواد شیمیایی مورد استفاده :

امونیوم بی فلوراید (  NH4HF2) و اسید هیدرو فلوریک ( HF ) موثرترین مواد برای حذف رسوب سیلیس هستند .

معایب : این مواد شیمیایی خطر آسیب دائم به غشا و هم چنین مشکلات زیست محیطی ناشی از دفع پسماندهای خطرناک را به همراه دارند .

در عمل برای حذف لایه های رسوب سیلیس عمدتا از محصولات قلیایی مانند سود سوز آور در بالاترین pH مجاز توسط سازنده غشا استفاده می شود.

چالش اصلی شستشوی قلیایی

فرایند شستشو و حذف رسوب سیلیس با استفاده از CIP قلیایی معمولا به زمان بسیار زیادی نیاز دارد .اگرچه روشهای شیمیایی برای تمیز کردن رسوب سیلیس وجود دارند اما همگی با چالش هایی از جمله خطر آسیب به غشا ، زمان طولانی فرایند و مسائل زیست محیطی مواجه هستند. این موضوع اهمیت پیشگیری از تشکیل رسوب را از طریق پیش تصفیه مناسب و مدیریت شرایط عملیاتی بیش از پیش پررنگ می کند .

ارسال ديدگاه

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