Forurening af membran - Membrane fouling
Membranfouling er en proces, hvorved en opløsning eller en partikel afsættes på en membranoverflade eller i membranporer i processer såsom i en membranbioreaktor , omvendt osmose , fremad osmose , membrandestillation , ultrafiltrering , mikrofiltrering eller nanofiltrering, så membranens ydelsen er forringet. Det er en stor hindring for den udbredte anvendelse af denne teknologi . Forurening af membran kan forårsage alvorligt tilbagegang i strømmen og påvirke kvaliteten af det producerede vand. Alvorlig tilsmudsning kan kræve intens kemisk rengøring eller membranudskiftning. Dette øger driftsomkostningerne for et rensningsanlæg . Der findes forskellige typer af foulants: kolloidale (ler, flokker ), biologiske ( bakterier , svampe ), organiske ( olier , polyelektrolytter , humics ) og skalering (mineraludfældninger).
Fouling kan opdeles i reversibel og irreversibel fouling baseret på partiklernes fastgørelsesstyrke til membranoverfladen. Vendbar tilsmudsning kan fjernes ved hjælp af en stærk forskydningskraft eller tilbagevask . Dannelse af en stærk matrix med tilsmudsningslag med det opløste stof under en kontinuerlig filtreringsproces vil resultere i, at reversibel tilsmudsning omdannes til et irreversibelt tilsmudsningslag. Irreversibel tilsmudsning er den stærke fastgørelse af partikler, som ikke kan fjernes ved fysisk rengøring.
Indflydelsesrige faktorer
Faktorer, der påvirker tilsmudsning af membraner:
Nylige grundlæggende undersøgelser viser, at tilsmudsning af membraner påvirkes af adskillige faktorer såsom systemhydrodynamik, driftsforhold, membranegenskaber og materialegenskaber (opløst stof). Ved lavt tryk, lav fødekoncentration og høj tilførselshastighed er koncentrationspolarisationseffekter minimale, og flux er næsten proportional med trans-membranens trykforskel. Imidlertid bliver fluxen i højtryksområdet næsten uafhængig af det påførte tryk. Afvigelse fra lineært flux-tryk-forhold skyldes koncentrationspolarisering . Ved lav fødestrømningshastighed eller med høj fødekoncentration observeres den begrænsende strømningssituation selv ved relativt lave tryk.
Måling
Flux, transmembrantryk (TMP), permeabilitet og modstand er de bedste indikatorer for tilsmudsning af membraner. Under konstant strømningsdrift øges TMP for at kompensere for tilsmudsning. På den anden side falder fluxen under konstant trykdrift på grund af tilsmudsning af membranen. I nogle teknologier, såsom membrandestillation , reducerer tilsmudsning membranafstødning, og dermed er permeatkvalitet (f.eks. Målt ved elektrisk ledningsevne) en primær måling for tilsmudsning.
Begrænsningskontrol
Selvom tilsmudsning af membraner er et uundgåeligt fænomen under membranfiltrering , kan det minimeres ved hjælp af strategier såsom rengøring, passende membranvalg og valg af driftsbetingelser.
Membraner kan rengøres fysisk, biologisk eller kemisk. Fysisk rengøring inkluderer gasskur, svampe, vandstråler eller tilbagesprøjtning ved hjælp af permeat eller trykluft. Biologisk rengøring bruger biocider til at fjerne alle levedygtige mikroorganismer , mens kemisk rengøring involverer brugen af syrer og baser til at fjerne foulants og urenheder.
En anden strategi for at minimere tilsmudsning af membranen er brugen af den passende membran til en bestemt operation. Fodervandets art skal først være kendt; derefter vælges en membran, der er mindre tilbøjelig til at forurene sig med den løsning. Til vandig filtrering foretrækkes en hydrofil membran. Til membrandestillation foretrækkes en hydrofob membran.
Driftsforhold under membranfiltrering er også vigtige, da de kan påvirke tilsmudsningstilstande under filtrering. For eksempel foretrækkes tværstrømsfiltrering ofte frem for blindgyde-filtrering , fordi turbulens, der genereres under filtreringen, medfører et tyndere aflejringslag og derfor minimerer tilsmudsning (f.eks. Rørformet klemmeeffekt ). I nogle applikationer, såsom i mange MBR-applikationer, anvendes luftskurvning til at fremme turbulens ved membranoverfladen.