Come ridurre i danni chimici alle membrane RO nei sistemi RO

Nell'articolo precedente abbiamo introdotto i danni fisici che possono verificarsi alle membrane RO durante il funzionamento del sistema, nonché i metodi per evitare tali danni. Un funzionamento corretto può contribuire a prolungare la durata delle membrane.

Il "danno chimico" si riferisce al danno causato agli elementi della membrana RO attraverso azioni chimiche. Alcuni tipi di danni chimici distruggono direttamente lo strato di desalinizzazione della membrana. Una volta che si verifica, si tratta di un danno irreversibile e permanente e l'unica soluzione è sostituire gli elementi della membrana RO. Altri tipi di danni chimici possono essere mitigati attraverso la pulizia chimica per ripristinare in una certa misura le prestazioni della membrana.

1.1

Lo strato di desalinizzazione degli elementi della membrana RO può essere danneggiato da sostanze fortemente ossidanti come cloro residuo e altri alogeni. Quando all'acqua non depurata viene aggiunta una quantità eccessiva di ipoclorito di sodio, ma prima del sistema RO viene dosato un agente riducente insufficiente, il cloro residuo entra nel sistema RO e provoca danni ossidativi agli elementi della membrana.

1.2

Se il filtro a carbone attivo viene utilizzato per troppo tempo, la sua capacità di adsorbimento diminuisce o se funziona oltre la portata progettata, il cloro residuo può passare ed entrare nel sistema RO, causando danni da ossidazione agli elementi della membrana.

1.3

Quando UF (ultrafiltrazione) e RO condividono lo stesso sistema di pulizia chimica e le stesse tubazioni, se si utilizza ipoclorito di sodio per la pulizia UF e le tubazioni non vengono lavate o sostituite accuratamente, la soluzione detergente residua potrebbe entrare nel sistema RO e causare l'ossidazione della membrana.

1.4

Il dosaggio errato di sostanze chimiche fortemente ossidanti o l'uso di sostanze chimiche non qualificate (quali-antincrostanti di bassa qualità o biocidi non-ossidanti non conformi) può comportare l'ingresso di tali sostanze chimiche nel sistema RO attraverso dispositivi di dosaggio e tubazioni, provocando l'ossidazione o la contaminazione degli elementi della membrana.

1.5

L'utilizzo di sostanze chimiche fortemente ossidanti durante la pulizia chimica (ad esempio, l'utilizzo erroneo di ipoclorito di sodio per pulire le membrane RO) può comportare direttamente la rottamazione dell'intero set di elementi della membrana RO, causando perdite economiche significative.

1.6

Anche l'uso di acqua contenente cloro residuo (come l'acqua del rubinetto) per il lavaggio a bassa-pressione può causare danni dovuti all'ossidazione continua. Ad esempio, in un progetto, le membrane RO hanno registrato un calo della reiezione del sale fino al 90% in sole due settimane grazie al lavaggio con acqua di rubinetto.

Quando l'acqua di alimentazione RO contiene una grande quantità di colloidi o materia organica, il valore SDI supererà significativamente lo standard, determinando un rapido aumento della differenza di pressione dei filtri a cartuccia e una frequente sostituzione. Quando i colloidi o la materia organica penetrano nel sistema RO, verranno trattenuti dagli elementi della membrana dello stadio anteriore-, provocando un aumento della pressione differenziale, un notevole aumento della pressione di alimentazione e una diminuzione del flusso del permeato.

Poiché la materia organica può fornire nutrienti per la crescita microbica, le incrostazioni organiche possono anche portare a una successiva contaminazione batterica e microbica.

In condizioni di temperatura adeguate (20–35 gradi) e con un sufficiente apporto di nutrienti, batteri e microrganismi possono riprodursi e crescere molto rapidamente, mostrando una crescita esponenziale. La contaminazione microbica si verifica solitamente in primavera ed estate e si attenua in inverno.

In alcuni progetti, dopo incidenti di ossidazione, gli operatori hanno paura di utilizzare ipoclorito di sodio e invece sovradosano agenti riducenti all'ingresso RO per controllare i valori ORP (mentre testano i livelli di cloro residuo). Sebbene il cloro residuo possa soddisfare gli standard, un eccesso di agenti riducenti può creare condizioni anaerobiche, che invece promuovono la crescita di batteri anaerobici.

Per i clienti dell’industria alimentare, la contaminazione microbica è molto comune. Una volta avvenuta la contaminazione, la conta batterica totale e indicatori comePseudomonas aeruginosapossono superare gli standard, rendendo impossibile la normale produzione e compromettendo gravemente la qualità dell’acqua e l’efficienza degli impianti.

Inoltre, i sistemi RO nell'industria alimentare vengono spesso avviati e arrestati. Se il lavaggio a bassa-pressione non viene eseguito dopo lunghi periodi di inattività, la materia organica concentrata e i sali inorganici sul lato concentrato diventeranno nutrienti per i microrganismi, determinando una rapida crescita microbica.

Per ridurre l'impatto della contaminazione microbica sulle membrane, è possibile utilizzare anche membrane RO antivegetative, come la serie di membrane antivegetative YIME.

Se nel sistema di pretrattamento viene dosato un eccesso di PAM (poliacrilammide) e non viene completamente precipitato, potrebbe penetrare nel sistema a membrana. Se è presente un sistema di ultrafiltrazione, prima sporcherà il sistema UF, quindi passerà attraverso il filtro a cartuccia e infine entrerà nel sistema a membrana RO.

Questo tipo di incrostazione è molto difficile da rimuovere mediante i tradizionali metodi di pulizia chimica o di lavaggio. Anche se le prestazioni vengono parzialmente ripristinate, non è possibile ripristinare lo stato originale degli elementi della membrana.

Le superfici della membrana RO sono caricate negativamente e tendono ad adsorbire cationi. Pertanto, l'uso del PAM cationico non è raccomandato. Quando si utilizza PAM, è necessario evitare il sovradosaggio e devono essere condotti test sui vasi per determinare il dosaggio ottimale.

Il ridimensionamento inorganico è uno dei fenomeni più comuni nei sistemi a membrana. Di solito si verifica negli elementi della membrana di coda-nel secondo o terzo stadio del sistema RO. Questo perché l'acqua di alimentazione in queste fasi è già stata concentrata dagli elementi della membrana a monte. Ad esempio, quando il tasso di recupero complessivo è del 75%, la concentrazione di sale può aumentare di circa quattro volte. Quando la concentrazione di un certo ione supera il suo prodotto di solubilità, si verificherà il ridimensionamento.

Dopo che si sono verificate le incrostazioni, è possibile utilizzare vari metodi come l'ispezione visiva, l'analisi della qualità dell'acqua non depurata, i test di dissoluzione degli acidi e degli alcali e l'analisi elementare per determinare la natura delle incrostazioni.

A seconda della qualità dell'acqua di alimentazione, i possibili tipi di incrostazioni inorganiche includono carbonato di calcio, solfato di calcio, solfato di bario, fluoruro di calcio, incrostazioni di silice, ecc. A volte possono esistere più tipi di incrostazioni contemporaneamente.

Tra questi, le incrostazioni di carbonato possono essere efficacemente pulite utilizzando acido cloridrico o acido citrico. Tuttavia, per incrostazioni come il solfato di calcio, il fluoruro di calcio e la silice, che sono molto difficili da rimuovere, la maggior parte dei detergenti mostra un'efficacia limitata.