حمله کلر به غشاهای اسمز معکوس: علل، اثرات و پیشگیری

کاری که کلر با غشای RO انجام می دهد

یک پروژه بازیافت صنعتی در شرق چین پس از 19 ماه فعالیت شروع به از دست دادن تولید کرد. رسانایی تراوا به طور پیوسته افزایش یافت و دفع نمک از 98.4٪ به 88.7٪ کاهش یافت. کالبد شکافی عناصر غشایی هیچ پوسته پوسته شدن شدید روی سطح را نشان نداد، اما کلاهک های انتهایی تغییر رنگ داده بودند و اسپیسر خوراک ظاهری سفید شده داشت. سوابق کیفیت آب باقیمانده کلر آزاد متناوب در خوراک RO را تأیید کرد که پس از مرحله معدنی‌سازی مجدد از طریق فیلتر کربن فعال ضعیف نگهداری می‌شود.

نتیجه واضح بود: این حمله کلر بود. غشاهای کامپوزیتی لایه نازک پلی آمید ذاتاً به ضدعفونی کننده های اکسیداتیو حساس هستند. قرار گرفتن در معرض کلر آزاد انباشته شده تقریباً 1000 ppm·h برای کاهش عملکرد قابل اندازه گیری کافی است. این آستانه یک توصیه نیست. این نقطه ای است که در آن آسیب های برگشت ناپذیر شروع به تجمع می کند.

مکانیسم شیمیایی در پس حمله کلر

لایه پلی آمید یک سد نیمه تراوا است که به غشای اسمز معکوس گزینش پذیری آن را می دهد. کلر آزاد به شکل هیپوکلرو اسید به نیتروژن آمیدی در این ساختار پلیمری حمله می کند. واکنش N-chlorination نامیده می شود. هنگامی که پیوند آمیدی کلر می شود، زنجیره پلیمری در برابر کلرزنی حلقه و بریدگی زنجیره آسیب پذیر می شود. قطعاتی از پلیمر از بین رفته و حفره های میکروسکوپی در لایه جداسازی باقی می ماند.

این فرآیند با شستشو، شستشوی معکوس یا تمیز کردن شیمیایی قابل برگشت نیست. پس از بریدگی زنجیره کافی، غشاء سوراخ‌هایی ایجاد می‌کند که به نمک‌های محلول اجازه عبور می‌دهد. غشا قابلیت دفع خود را از دست می دهد و به طور فزاینده ای مستعد رسوب بیولوژیکی می شود، زیرا سطوح آسیب دیده مواد آلی بیشتری را به دام می اندازند.

• دفع نمک با گذشت زمان بدتر می شود
• TOC نفوذ بالا می رود
• غشاء در برابر رسوب زیستی آسیب پذیرتر می شود
• عمر غشاء به طور چشمگیری کوتاه می شود

آسیب اولیه کلر ممکن است با بازرسی بصری نامرئی باشد. تغییر رنگی که روی کلاهک‌های انتهایی و فاصله‌دهنده‌های خوراک ظاهر می‌شود، سرنخ خوبی است، اما اغلب اولین هشدار واضح، تغییر مرحله‌ای در هدایت نفوذی است.

عواملی که آسیب کلر را تسریع یا کند می کنند

همه گونه های کلر به طور یکسان به غشاء آسیب نمی رسانند. کلر آزاد بسیار تهاجمی تر از کلر ترکیبی است. یون هیپوکلریت که در pH بالا غالب است، نسبت به اسید هیپوکلرو واکنش کمتری دارد. مونوکلرامین، که در بسیاری از سیستم های آب شهری استفاده می شود، باعث تخریب بسیار کندتر پلیمر می شود. ازن حتی از کلر آزاد مخرب تر است، اگرچه معمولاً به سرعت تجزیه می شود.

تشخیص زودهنگام آسیب کلر

حمله کلر به ندرت خود را با شکست ناگهانی اعلام می کند. اولین هشدار اغلب یک افت کوچک در دفع نمک است، از 99.2٪ به 98.6٪، که پس از یک هفته کمی بهبود می یابد. اپراتورها ممکن است این را به دلیل تغییر دمای فصلی آب یا افزایش موقت شوری خوراک رد کنند. اگر علت اصلی کلر باشد، پس زدن کاهش خود را از سر می گیرد و در نهایت سرعت می گیرد.

در خواندن ORP به گشت و گذارهای غیرمنتظره بالای 650 میلی ولت توجه ویژه ای داشته باشید. اگر غشاء قبلاً فرسوده شده باشد، حتی یک سنبله کوتاه 30 دقیقه ای می تواند هزاران ppm·h به نوردهی تجمعی اضافه کند. نصب زنگ هشدار ORP ثانویه در ورودی لغزش RO یک محافظ ارزان و معقول است.

چگونه از غشاء TFC RO در برابر کلر محافظت کنیم

حفاظت باید در سه سطح طراحی شود: پیش تصفیه، کاهش شیمیایی و انتخاب غشاء. تکیه بر تنها یکی از این اقدامات یکی از علل شایع شکست زودرس غشا است.

1. پیش تصفیه با کربن فعال فیلترهای کربن فعال گرانولی و کربن بلوک مطمئن ترین روش برای حذف کلر آزاد هستند. زمان تماس زیر پنج دقیقه یک خطای طراحی رایج است. محیط کربن را هر شش ماه یکبار بررسی کنید و آن را بر اساس بار کلر ورودی تعویض کنید، نه تنها بر اساس یک برنامه ثابت.
2. احیای شیمیایی با بی سولفیت سدیم NaHSO3 کلر آزاد را قبل از رسیدن به غشا خنثی می کند. نقطه تزریق باید به ورودی RO نزدیک باشد تا هر منطقه مرده به حداقل برسد. از یک کنترل‌کننده ORP برای خودکار کردن دوز و تنظیم یک آستانه هشدار واضح استفاده کنید.
3. انتخاب غشایی که با خطر مطابقت دارد. غشاهای مقاوم در برابر رسوب و غشاهای نانوفیلتراسیون زمانی که آب خوراک حاوی مواد آلی یا ترکیبات صنعتی در کنار قرار گرفتن در معرض محدود کلر باشد، مزایای متفاوتی را ارائه می دهند.

المان غشایی RO مقاوم در برابر رسوب برای کاربردهای آب شور غشاء BW-8040-400FR برای منابع آب پیچیده با TDS زیر 10000 ppm از جمله آب های سطحی و فاضلاب صنعتی طراحی شده است. خواص مقاوم در برابر رسوب آن به کاهش فرکانس تمیز کردن و هزینه های عملیاتی در محیط های سخت کمک می کند. مشاهده محصول →

انتخاب یک غشای RO صنعتی فقط در مورد رد نمک نیست. مقاومت در برابر تمیز کردن شیمیایی، تحمل در برابر رسوب زیستی و استحکام تحت تنش عملیاتی، همگی در هزینه کل مالکیت نقش دارند. در کاربردهای فاضلاب صنعتی با رسوب بالا، عنصر BW8040400FR مقاوم در برابر رسوب اغلب یک انتخاب عملی است.

طراحی سیستم و شیوه های عملیاتی که ریسک را کاهش می دهد

یک روال نظارت را تنظیم کنید

سوابق روزانه باید شامل هدایت خوراک، ORP، دما، رسانایی نفوذی و جریان خوراک باشد. محاسبات هفتگی دفع نمک باید بر روی نمودار روند رسم شود. اگر رد بیش از 0.5 درصد کاهش پیدا کرد و پس از دو روز بهبود نیافت، قبل از اینکه علت پیری غشا را فرض کنید، قرار گرفتن در معرض کلر را بررسی کنید.

از مواد شیمیایی پاک کننده مبتنی بر کلر خودداری کنید

بسیاری از پروتکل های تمیز کردن هیپوکلریت سدیم را برای حذف رسوب زیستی توصیه می کنند. در غشای TFC، این خطرناک است. از مواد پاک کننده قلیایی و اسیدی بدون اکسید کننده استفاده کنید و پس از هر مرحله تمیز کردن، سیستم را کاملاً بشویید. اگر غشاء قبلاً در معرض کلر قرار گرفته باشد، چرخه تمیز کردنی که از کلر استفاده می کند تنها آسیب را تسریع می کند.

کلرزنی محصول را در نظر بگیرید

در فرآیندهایی که نیاز به ضدعفونی مداوم دارند، مونوکلرامین نسبت به کلر آزاد آسیب کمتری دارد. اگر باید ضدعفونی در شبکه توزیع انجام شود، سیستم RO را با جریان جانبی دکلره تغذیه کنید. برای کارهای جداسازی انتخابی که در آن غشای نانوفیلتراسیون مناسب است، سری NF تعادل متفاوتی بین حفظ و استحکام ایجاد می‌کند.

سوالات متداول

یک غشا استاندارد RO چقدر کلر را می تواند تحمل کند؟

اکثر غشاهای پلی آمید RO می توانند تقریباً 1000 پی پی ام در ساعت قرار گرفتن در معرض تجمعی کلر آزاد را تحمل کنند. فراتر از این سطح، دفع نمک به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. برخی از غشاها فرمولاسیون آنتی کلر را بهبود بخشیده اند، اما هیچ کدام نباید به طور مداوم و بدون محافظت در معرض کلر آزاد قرار گیرند.

آیا آسیب کلر قابل ترمیم است؟

خیر. هنگامی که زنجیره پلی آمید شکسته شد و لایه جداسازی تخریب شد، غشا نمی تواند بازسازی شود. تنها پاسخ عملی جایگزینی به علاوه اصلاح سیستم دکلره بالادست است.

چه چیزی برای غشاهای RO مضرتر است، کلر آزاد یا کلرامین؟

کلر آزاد به طور قابل توجهی آسیب رسان است. کلرامین لایه پلی آمید را بسیار کندتر اکسید می کند. با این حال، کلرامین هنوز هم می تواند باعث آسیب طولانی مدت شود، به خصوص در غلظت های بالاتر و دماهای بالاتر.

در صورت انتظار قرار گرفتن در معرض کلر، آیا باید از غشای مقاوم در برابر رسوب استفاده کنم؟

بله، در مواردی که آب خوراک پتانسیل رسوب بیولوژیکی بالایی دارد. یک غشای مقاوم در برابر رسوب بارگذاری آلی روی سطح را کاهش می دهد که به نوبه خود غلظت محلی کلر را در نزدیکی لایه پلی آمید کاهش می دهد. این ترکیب به ویژه در فاضلاب و کاربردهای صنعتی با رسوب بالا مفید است.

آیا غشاهای نانوفیلتراسیون نسبت به کلر تحمل بیشتری دارند؟

غشاهای نانوفیلتراسیون دارای شیمی لایه فعال و اتصال عرضی متفاوتی هستند، بنابراین برخی از محصولات NF پایداری شیمیایی بهتری نسبت به غشاهای استاندارد TFC RO نشان می‌دهند. با این حال، این جایگزینی برای دکلره مناسب نیست و همچنان باید از قرار گرفتن در معرض طولانی مدت اجتناب شود.

توصیه نهایی

حمله کلر یک خرابی تصادفی تجهیزات نیست. اغلب علت اصلی جایگزینی زودرس غشا RO است. اتصال عنصر غشا با سیستم پیش تصفیه بالادست به اپراتورها اجازه می دهد تا تصمیمات خرید بهتری بگیرند و از تکرار چرخه های جایگزینی خودداری کنند. روزانه ORP را پایش کنید، رسانه های کربنی را طبق برنامه جایگزین کنید، و غشایی را انتخاب کنید که با مشخصات رسوب واقعی مطابقت داشته باشد.

برای آب با رسوب بالا یا آلاینده های صنعتی، یک عنصر RO مقاوم در برابر رسوب می تواند ثبات عملکرد را بهبود بخشد. BW4040FR برای چنین شرایطی طراحی شده است و در بسیاری از پروژه های استفاده مجدد از فاضلاب در سراسر آسیا و خاورمیانه استفاده می شود. جفت شدن آن با پیش تصفیه مطمئن کربن فعال بهترین نتیجه را به همراه دارد.

غشای RO مقاوم در برابر رسوب برای پروژه های استفاده مجدد از فاضلاب عنصر BW-4040FR دارای سطح غشایی تخصصی و فاصله 34 میلی متری برای به حداقل رساندن رسوب زیستی و افت فشار است. برای استفاده مجدد از فاضلاب و آب تغذیه با رسوب بالا، که اغلب با پیش تصفیه کربن فعال برای عملکرد بهینه همراه است، مناسب است. مشاهده محصول →

هنگام برنامه ریزی یک سیستم جدید، به جزئیات آن توجه کنید انتخاب غشاهای RO . اگر شرایط کلر و pH متفاوت باشد، همان غشایی که در یک مکان به خوبی عمل می کند، ممکن است در محل دیگر به سرعت از بین برود. یک رویکرد منضبط در طراحی و بازرسی چندین برابر هزینه دارد.