Hoe chemische schade aan RO-membranen in RO-systemen te verminderen

In het vorige artikel hebben we de fysieke schade geïntroduceerd die kan optreden aan RO-membranen tijdens de werking van het systeem, evenals methoden om dergelijke schade te voorkomen. Een juiste werking kan de levensduur van de membranen helpen verlengen.

"Chemische schade" verwijst naar de schade die wordt veroorzaakt aan RO-membraanelementen door chemische acties. Sommige soorten chemische schade zullen de ontziltingslaag van het membraan direct vernietigen. Als het eenmaal optreedt, is het onomkeerbare en permanente schade, en de enige oplossing is het vervangen van de RO-membraanelementen. Andere soorten chemische schade kunnen worden beperkt door chemische reiniging om de membraanprestaties tot op zekere hoogte te herstellen.

1.1

De ontziltingslaag van RO-membraanelementen kan worden beschadigd door sterk oxiderende stoffen zoals achtergebleven chloor en andere halogenen. Wanneer er teveel natriumhypochloriet aan het ruwe water wordt toegevoegd, maar er onvoldoende reductiemiddel wordt gedoseerd vóór het RO-systeem, komt achtergebleven chloor in het RO-systeem terecht en veroorzaakt oxidatieve schade aan de membraanelementen.

1.2

Als het actieve koolfilter te lang wordt gebruikt, neemt de adsorptiecapaciteit ervan af, of als het boven het ontworpen debiet werkt, kan achtergebleven chloor doordringen en in het RO-systeem terechtkomen, waardoor oxidatieschade aan de membraanelementen ontstaat.

1.3

Wanneer UF (ultrafiltratie) en RO hetzelfde chemische reinigingssysteem en dezelfde pijpleidingen delen, als natriumhypochloriet wordt gebruikt voor UF-reiniging en de pijpleidingen niet grondig worden gespoeld of vervangen, kan de resterende reinigingsoplossing in het RO-systeem terechtkomen en membraanoxidatie veroorzaken.

1.4

Een onjuiste dosering van sterk oxiderende chemicaliën of het gebruik van niet-gekwalificeerde chemicaliën (zoals antiscalants van lage- kwaliteit of niet-conforme niet-oxiderende biociden) kan ertoe leiden dat deze chemicaliën via doseerapparatuur en pijpleidingen in het RO-systeem terechtkomen, waardoor oxidatie of vervuiling van de membraanelementen ontstaat.

1.5

Het gebruik van sterk oxiderende chemicaliën tijdens chemische reiniging (bijvoorbeeld het per ongeluk gebruiken van natriumhypochloriet om RO-membranen te reinigen) kan direct resulteren in het weggooien van de hele reeks RO-membraanelementen, wat aanzienlijke economische verliezen veroorzaakt.

1.6

Het gebruik van water dat restchloor bevat (zoals kraanwater) voor spoeling onder lage-druk kan ook voortdurende oxidatieschade veroorzaken. In één project ondervonden RO-membranen bijvoorbeeld binnen slechts twee weken een daling van de zoutafstoting tot 90% als gevolg van het spoelen met leidingwater.

Wanneer RO-voedingswater een grote hoeveelheid colloïden of organisch materiaal bevat, zal de SDI-waarde de norm aanzienlijk overschrijden, wat resulteert in een snelle toename van het drukverschil van patroonfilters en frequente vervanging. Wanneer colloïden of organisch materiaal in het RO-systeem lekken, worden ze tegengehouden door de membraanelementen in de voor- fase, wat een toename van het drukverschil, een merkbare stijging van de voedingsdruk en een afname van de permeaatstroom veroorzaakt.

Omdat organisch materiaal voedingsstoffen kan leveren voor microbiële groei, kan organische vervuiling ook leiden tot daaropvolgende bacteriële en microbiële besmetting.

Onder geschikte temperatuuromstandigheden (20–35 graden) en voldoende toevoer van voedingsstoffen kunnen bacteriën en micro-organismen zich zeer snel voortplanten en groeien, wat een exponentiële groei laat zien. Microbiële besmetting treedt meestal op in de lente en de zomer en wordt in de winter verminderd.

Bij sommige projecten zijn operators na oxidatie-incidenten bang om natriumhypochloriet te gebruiken en in plaats daarvan een overdosis reductiemiddelen te gebruiken bij de RO-inlaat om de ORP-waarden onder controle te houden (terwijl ze de resterende chloorniveaus testen). Hoewel restchloor aan de normen kan voldoen, kunnen overmatige reductiemiddelen anaerobe omstandigheden creëren, die in plaats daarvan de groei van anaerobe bacteriën bevorderen.

Bij klanten in de voedingsmiddelenindustrie komt microbiële besmetting veel voor. Zodra besmetting optreedt, wordt het totale aantal bacteriën en indicatoren zoalsPseudomonas aeruginosakunnen de normen overschrijden, waardoor normale productie onmogelijk wordt en de waterkwaliteit en de efficiëntie van de installatie ernstig worden aangetast.

Daarnaast worden RO-systemen in de voedingsmiddelenindustrie veelvuldig gestart en gestopt. Als er na lange perioden van stilstand geen lagedrukspoeling wordt uitgevoerd, worden de geconcentreerde organische stoffen en anorganische zouten aan de concentraatzijde voedingsstoffen voor micro-organismen, wat leidt tot snelle microbiële groei.

Om de impact van microbiële besmetting op membranen te verminderen, kunnen ook anti-aangroeiwerende RO-membranen worden gebruikt, zoals de YIME anti-aangroeiwerende membraanserie.

Als er te veel PAM (polyacrylamide) in het voorbehandelingssysteem wordt gedoseerd en niet volledig wordt neergeslagen, kan dit in het membraansysteem terechtkomen. Als er een ultrafiltratiesysteem aanwezig is, zal dit eerst het UF-systeem vervuilen, vervolgens het patroonfilter vervuilen en uiteindelijk het RO-membraansysteem binnendringen.

Dit soort vervuiling is zeer moeilijk te verwijderen met conventionele chemische reinigings- of spoelmethoden. Zelfs als de prestaties gedeeltelijk worden hersteld, kunnen deze niet terugkeren naar de oorspronkelijke staat van de membraanelementen.

RO-membraanoppervlakken zijn negatief geladen en hebben de neiging kationen te adsorberen. Daarom wordt het gebruik van kationische PAM niet aanbevolen. Bij gebruik van PAM moet overdosering worden vermeden en moeten er pottesten worden uitgevoerd om de optimale dosering te bepalen.

Anorganische aanslag is een van de meest voorkomende verschijnselen in membraansystemen. Het komt meestal voor bij de membraanelementen aan het staart-einde in de tweede of derde fase van het RO-systeem. Dit komt omdat het voedingswater in deze fasen al is geconcentreerd door de stroomopwaartse membraanelementen. Wanneer het totale terugwinningspercentage bijvoorbeeld 75% bedraagt, kan de zoutconcentratie ongeveer vier keer toenemen. Wanneer de concentratie van een bepaald ion zijn oplosbaarheidsproduct overschrijdt, zal er kalkaanslag optreden.

Nadat kalkaanslag heeft plaatsgevonden, kunnen verschillende methoden worden gebruikt, zoals visuele inspectie, analyse van de kwaliteit van ruw water, tests voor het oplossen van zuren en alkaliën en elementaire analyses om de aard van de aanslag te bepalen.

Afhankelijk van de kwaliteit van het voedingswater zijn mogelijke soorten anorganische aanslag calciumcarbonaat, calciumsulfaat, bariumsulfaat, calciumfluoride, silicaaanslag, etc. Soms kunnen er meer dan één type aanslag tegelijk voorkomen.

Onder hen kunnen carbonaatschalen effectief worden gereinigd met zoutzuur of citroenzuur. Voor aanslag zoals calciumsulfaat, calciumfluoride en silica, die zeer moeilijk te verwijderen zijn, vertonen de meeste reinigingsmiddelen echter een beperkte effectiviteit.