Tổng quan về quy mô silicat
Các hợp chất silic là tạp chất chính trong nước tự nhiên, thường hòa tan trong nước khi tiếp xúc với đá có chứa silicat và aluminosilicates. Nước ngầm thường chứa nhiều hợp chất silic hơn nước mặt, với hàm lượng SiO2 trong các nguồn nước thông thường thường<50 mg/L.
Trong các dự án tái sử dụng nước thải công nghiệp (đặc biệt là hệ thống tái sử dụng nước thải hóa chất than), hàm lượng SiO2 thường cao trong nước thải dễ dẫn đến hiện tượng cặn silicat trong hệ thống thẩm thấu ngược, ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ và hoạt động ổn định của hệ thống.
Trong lĩnh vực thải không{0}}phổ biến hiện nay ở Trung Quốc, cặn silicat là một trong những vấn đề khó giải quyết nhất do khó loại bỏ SiO2.
Cơ chế nhân rộng silicat
Hệ thống RO rất nhạy cảm với hàm lượng SiO2 vì ở trạng thái bão hòa, SiO2 có thể trùng hợp thành keo silica không hòa tan cao, lắng đọng trên bề mặt màng và khó làm sạch. Nồng độ cho phép của SiO2 trong phần cô đặc của RO (Retuần hoàn không khí) phụ thuộc vào tích số hòa tan của SiO2 và bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ nước và độ pH.
Độ hòa tan của SiO2 tỷ lệ thuận với nhiệt độ nước; ví dụ, độ hòa tan là 100 mg/L ở 25 độ và 160 mg/L ở 40 độ.
Mối quan hệ giữa độ hòa tan SiO2 và pH:
Ở pH 7–8, SiO2 tồn tại dưới dạng axit silicic hòa tan, với H2SiO3 và HSiO3- có trong nước. Ở độ pH thấp hơn, nó tồn tại dưới dạng dung dịch axit tự do hoặc ở trạng thái keo canxi magie silicat. Ở độ pH cao hơn, nếu có ion canxi và magie trong nước thì nước sẽ tồn tại ở trạng thái keo canxi magie silicat.
Đặc điểm và mối nguy hiểm của cặn silicat
Canxi cacbonat có độ cứng Mohs (kim cương là 10) là 3, canxi florua có độ cứng Mohs là 4 và silicat có độ cứng Mohs liên quan đến hàm lượng nước, dao động từ 4,5 đến 7,5. Cân silicat là loại cân cứng nhất trong tất cả các loại cân.
Khi cặn silicat xảy ra trong hệ thống thẩm thấu ngược, tốc độ khử muối và tốc độ dòng thấm sẽ giảm nhanh chóng và tốc độ khử muối sẽ giảm đáng kể ngay cả sau khi làm sạch bằng hóa chất.
Việc đóng cặn nghiêm trọng có thể gây ra sự gia tăng nhanh chóng chênh lệch áp suất và thậm chí có thể dẫn đến hiện tượng tràn ra khỏi màn lọc cô đặc.
Quan sát bằng kính hiển vi các màng bị bong tróc nghiêm trọng cho thấy các vết xước nhỏ trên bề mặt màng, cho thấy tổn thương vật lý không thể phục hồi.
Yêu cầu về nồng độ SiO2 và các ion khác trong nước cấp
Nồng độ SiO2 trong nước cấp thẩm thấu ngược được xác định dựa trên độ hòa tan tối đa ở phía cô đặc và hệ số nồng độ, thường là 20 ppm. Điều kiện tiên quyết: Oxy (DO) < 0,5 mg/L, pH < 6, nồng độ ion sắt và nhôm < 0,05 mg/L, vì hàm lượng ion sắt và nhôm có tác động đáng kể đến cặn silicat.
Ảnh hưởng của sắt, nhôm, v.v. đến cặn silicat
Hiện tượng cặn silic chủ yếu xảy ra do sự hiện diện của nhôm hoặc sắt trong nước. Sắt và nhôm phản ứng với silicon tạo thành silicat kim loại không hòa tan (nhôm silicat và sắt silicat). Những silicat kim loại này làm thay đổi độ hòa tan của SiO2, làm tăng thêm sự tắc nghẽn màng.
Ngay cả ở nồng độ silicon thấp (10 ppm), nồng độ nhôm 50 ppb có thể làm giảm hiệu suất hệ thống.
Nếu có silicon, hãy đảm bảo nước không có nhôm hoặc sắt và sử dụng hộp lọc bảo mật 1 μm cùng với việc làm sạch bằng axit phòng ngừa.
Làm sạch cặn silicat
Làm sạch bằng hóa chất thông thường phần lớn không có hiệu quả đối với cặn silicat, trong khi axit hydrofluoric lại có hiệu quả cao. Ngay cả ở nhiệt độ và nồng độ thấp, axit flohydric thể hiện khả năng hòa tan tốt đối với cặn silicat.
Làm sạch bằng hóa chất có thể được thực hiện bằng cách sử dụng hỗn hợp 0,1% HF và 0,4% HCl, hoặc 0,1% NaF và 0,4% HCl.
Ghi chú:
(1) Nồng độ của dung dịch tẩy rửa phải được điều chỉnh theo mức độ bám bẩn thực tế. Nên tiến hành làm sạch thử để xác định nồng độ thích hợp.
(2) Axit flohydric có tính ăn mòn cực cao. Hít phải hơi hoặc tiếp xúc với da có thể gây bỏng khó lành. Người ta ước tính rằng việc nuốt phải 1,5g axit hydrofluoric có thể gây tử vong ngay lập tức. Hít phải sương mù axit hydrofluoric nồng độ cao có thể gây viêm phế quản và phù phổi xuất huyết. Nó cũng có thể được hấp thụ qua da, gây ngộ độc nghiêm trọng. Do đó, các biện pháp bảo vệ phải được thực hiện trong quá trình làm sạch bằng hóa chất và thao tác này phải được thực hiện bởi nhân viên có trình độ.
Phòng ngừa cặn silicat
(1) Kiểm soát nồng độ SiO2 trong nước cấp và tốc độ thu hồi của hệ thống thẩm thấu ngược để giảm nồng độ SiO2 trong chất cô đặc và ngăn không cho nó vượt quá sản phẩm hòa tan là phương pháp chính để ngăn chặn sự đóng cặn SiO2;
(2) Việc áp dụng các quy trình tiền xử lý nâng cao hoặc cải tiến, chẳng hạn như làm mềm vôi, có thể giảm 50% SiO2 trong nước cấp hoặc thêm magie oxit hoặc natri aluminat trong quá trình tiền xử lý làm mềm tro soda-vôi để giảm nồng độ SiO2 trong nước cấp;
(3) Tăng nhiệt độ nước một cách thích hợp (nhưng không vượt quá giới hạn quy định). (4) Tăng độ pH của dòng nước vào một cách thích hợp giúp tăng độ hòa tan của SiO2 và làm chậm quá trình đóng cặn silicat;
(5) Thêm chất ức chế cặn đặc biệt cho cặn silica trong quá trình tiền xử lý. Nồng độ SiO2 tối đa cho phép ở phía cô đặc thay đổi tùy thuộc vào chất ức chế cáu cặn. Vui lòng tham khảo ý kiến của nhà sản xuất chất ức chế cặn để biết chi tiết;
(6) Silica keo có thể được loại bỏ bằng cách hấp phụ với nhựa trao đổi anion bazơ mạnh hoặc bằng cách sử dụng màng siêu lọc có trọng lượng phân tử giảm xuống dưới 10.000.