Регенерация и очистка керамической мембраны

Некоторые меры могут быть приняты для предотвращения и контроля процесса загрязнения керамической мембраны во время процесса фильтрации, но загрязнения мембраны не может быть полностью избежать. С увеличением времени работы поток проникновения керамической мембраны быстро уменьшается, и он не может соответствовать требованиям промышленного дизайна. Загрязнители прикрепляются к поверхности мембраны и существуют в порах длительное время, что может вызвать химическую реакцию с мембраной и сократить срок ее службы. Поэтому, для того чтобы восстановить рабочие параметры мембраны как можно больше, керамическую мембрану необходимо очистить регулярно.

Типы загрязняющих веществ

1. Неорганическое обрастание
В управляемой давлением системе разделения мембраны, должной к удерживанию мембраны, концентрация компонентов в системе будет происходить на поверхности мембраны, приводящ к поляризации концентрации. Для растворимых компонентов, когда содержание ионов превышает его растворимость, осаждение или обрастание будет образовываться на поверхности мембраны и в порах. Наиболее важными неорганическими загрязнителями являются так называемый слой накипи, образованный сульфатом и карбонатом кальция и бария, среди которых наиболее распространены CaCO3 и CaSO4. В большинстве случаев, существует взаимное продвижение между неорганическими и органическими загрязнителями, усугубляя загрязнение мембран.

2. Органическое обрастание
Органическими загрязнителями являются главным образом бактериальные внеклеточные полимеры (EPS), белки, пептиды, жиры и полисахариды и другие макромолекулярные вещества. Макромолекулы, содержащие активные группы, могут взаимодействовать с ионами металлов, такими как Ca2 , Mg2 и Ba2, образуя слой геля на поверхности мембраны, тем самым уменьшая поток мембраны или увеличивая сопротивление фильтрации мембраны.

3. Микробное загрязнение
Микробное загрязнение-это в основном липкое вещество, состоящее из микроорганизмов и их метаболитов. Поверхность мембраны легко адсорбирует макромолекулярные вещества, такие как гумус, липиды гликанов и продукты метаболической активности микроорганизмов, которые создают условия для выживания микроорганизмов, и легко образует биопленку, которая вызывает необратимую закупорку мембраны и уменьшает поток воды.

4. Коллоидное обрастание.
Водоросли, бактерии и органические вещества могут иметь коллоидный размер, и эти коллоидные вещества могут адсорбироваться на поверхности мембраны и вызывать загрязнение. Коллоидные вещества имеют разное происхождение, и загрязнение мембраны, которое они производят, также сильно отличается. Коллоидные вещества из небиологических процессов включают неорганические вещества, такие как ил и глина. Затухание потока воды, вызванное ими, часто вызвано загрязнением слоя корки фильтра. Они обычно не адсорбируются термодинамически и необратимо на поверхности мембраны; эти типы накапливаются на поверхности мембраны Коллоид легко удаляется гидравлической очисткой (такой как обратная промывка и воздушная очистка). Коллоидные вещества, вырабатываемые микробным метаболизмом, часто постоянно адсорбируются на поверхности мембраны, вызывая необратимое адсорбционное загрязнение. Коллоидное загрязнение от микробных процессов классифицируется как микробное загрязнение.

Меры контроля загрязнения мембраны

1. Модификация поверхности мембраны
Модификацию поверхности мембраны можно разделить на физическую модификацию и химическую модификацию. Физическая модификация включает смешивание и поверхностный слой. Смешивать смешать гидрофильный полимер с мембраной формируя материал для того чтобы улучшить гидрофильность мембраны; поверхностное покрытие ссылается на образование функционального precoating слоя на поверхности мембраны для предотвращения адсорбции между материалом мембраны и компонентами в решении, для того чтобы улучшить анти-свойство загрязнения мембраны разъединения.

2. Предварительная обработка питательной жидкости
Претреатмент жидкости питания соотвествовать входа воды модуля мембраны (например, необходим, что будет индекс СДИ загрязнения питания мембраны обратного осмоза чем 5). Предварительная обработка относится к добавлению одного или нескольких веществ в питательный раствор перед фильтрацией, что изменяет свойства питательного раствора или растворенного вещества. Предварительная обработка включает химическую обработку и физическую обработку.
Физическая обработка обычно включает в себя предварительную фильтрацию и центрифугирование для удаления взвешенных частиц, которые могут блокировать поры мембраны. Химическая обработка включает в себя регулировку рН питающего раствора для удержания макромолекул или коллоидных загрязняющих веществ вдали от изоэлектрической точки, чтобы уменьшить тенденцию к образованию гелевого слоя. Двухвалентные ионы, такие как Ca2 и Mg2, могут образовывать осаждение путем соединения макромолекулярной цепи, в то время как моновалентные ионы могут предотвращать осаждение и загрязнение, наоборот. Поэтому люди часто используют ионный обмен для удаления многовалентных ионов. Химический процесс также вкл.Высыпание удес и хлопьеобразование, или польза особенных химикатов для того чтобы сопротивляться загрязнению или стерилизации.
Методы мембранной очистки обычно можно разделить на физические методы и химические методы. Физический метод относится к использованию промывки водой с высоким потоком, механической очистки губчатых шариков и т. Д. Для удаления загрязняющих веществ, а химический метод заключается в очистке мембраны химическими агентами, которые не повреждают сам материал мембраны, но могут растворять или заменять загрязняющие вещества. Из-за различных мембранных материалов, систем разделения, И условия эксплуатации, механизмы загрязнения мембраны и причины загрязнения также различны, до сих пор не был получен подходящий метод очистки для всех систем. Следовательно, необходимо проводить экспериментальные работы как для конкретной системы, так и для регенерации мембраны после того, как система загрязнена. Во-первых, следует уточнить основную устойчивость к загрязнениям и основные компоненты загрязняющих веществ, и на этой основе следует целенаправленно выбирать соответствующий чистящий агент и соответствующие условия очистки.
Что касается неорганических мембран, то их превосходная химическая стабильность и высокая механическая прочность позволяют очищать их более широким спектром методов очистки. В настоящее время общие правила химической очистки загрязненных неорганических мембран заключаются в следующем: сильная неорганическая кислота превращает некоторые нерастворимые вещества из загрязняющих веществ в растворимые вещества; Органическая кислота главным образом извлекает низложение неорганических солей; комплексообразующий агент может комплекс с неорганическими ионами в загрязняющих веществах для произведения веществ с высокой растворимостью, которая может уменьшить низложение соли на поверхности мембраны и поре и адсорбированные неорганические загрязнители; сурфактанты главным образом использованы для того чтобы извлечь органические загрязнители; Сильные окислители и сильные основания соответствующие для извлекать загрязнение масла, протеина, водорослей и других биологических веществ; для системы загрязнения как твердые частицы клетки, агент чистки энзима часто использован. Для мембран с очень серьезным загрязнением, сильная кислота и сильная щелочь обычно используются поочередно для очистки, и гипохлорит натрия и другие окислители и поверхностно-активные вещества добавляются.
Кроме того, очень важно выбрать подходящие условия очистки и режим работы. Один и тот же чистящий агент при разных условиях эксплуатации и режимах работы имеет большую разницу в чистящем эффекте. В процессе неорганической очистки мембраны часто используются условия эксплуатации с высокой скоростью и низким давлением, а иногда и с обратной промывкой, чтобы играть роль физических методов и максимально восстанавливать мембранный поток.
В дополнение к химической очистке, высокая термостойкость неорганических мембран позволяет использовать так называемый метод термической очистки для достижения цели регенерации, особенно в биологических и пищевых применениях, которые могут быть стерилизованы паром или автоклавом и т. Д. По-прежнему необходимо сначала выполнить химическую очистку, чтобы удалить загрязнения. Дезинфекция и регенерация мембраны паром и т. Д. Могут достигать 120 ~ 130 ℃. В этом процессе, необходимо обратить внимание топление и охлаждая скорость не слишком быстрая для избежания повреждения к мембране должной к удару, особенноКерамическая мембрана.
Для неорганических мембран, которые могут выдерживать обработку 250 ℃, высокотемпературное горение также может использоваться для удаления некоторых органических загрязнителей, но следует обратить внимание на изменения в структуре пор и морфологии поверхности мембраны после нагрева. Кроме того, этот способ больше подходит для компонентов с высокой термостойкостью уплотнительных материалов, в противном случае процесс обработки является сложным и не экономичным.