La tecnologia dell'osmosi inversa (RO) è ampiamente utilizzata nell'industria del trattamento delle acque, in particolare nella desalinizzazione dell'acqua di mare, nella purificazione dell'acqua potabile e nei campi di trattamento delle acque industriali. La membrana ad osmosi inversa è il componente centrale di questo processo. Consente selettivamente il passaggio delle molecole d'acqua mantenendo sali disciolti, materia organica, colloidi e altre impurità. Tuttavia, man mano che il sistema funziona, si verificano inevitabilmente incrostazioni sulla superficie della membrana, che portano a un declino del flusso di membrana, a un aumento del consumo di energia del sistema e al deterioramento della qualità dell'acqua degli effluenti. Per mantenere il funzionamento stabile del sistema,Pulizia online (CIP) È diventato un metodo di manutenzione efficace.
Principali fattori di incrostazione della membrana
- Deposizione convettiva
In un sistema di osmosi inversa, quando l'acqua passa attraverso la membrana sotto pressione, le sostanze disciolte (come sali, colloidi, microrganismi, materia organica, ecc.) E le particelle sospese vengono trattenute dalla membrana. Durante questo processo, il movimento convettivo dell'acqua sulla superficie della membrana fa sì che queste sostanze trattenute si depositino gradualmente sulla superficie della membrana. Questa deposizione di sostanza causata dalla convezione è chiamata deposizione convettiva. È la causa principale dell'incrostazione della membrana ad osmosi inversa.
- Polarizzazione della concentrazione
La polarizzazione della concentrazione si riferisce al fenomeno in cui, durante il processo di separazione, la soluzione nel liquido di alimentazione passa attraverso la membrana sotto pressione e i soluti (ioni o soluti di diversi pesi molecolari) vengono mantenuti, causando la concentrazione all'interfaccia della membrana e della soluzione di massa o vicino alla regione dell'interfaccia della membrana per aumentare. Sotto l'influenza del gradiente di concentrazione, i soluti si diffonderanno dalla superficie della membrana alla soluzione di massa, formando uno strato limite, che aumenta la resistenza del fluido e la pressione osmotica locale, portando così a una diminuzione del flusso di permeazione del solvente. La polarizzazione della concentrazione accelera l'incrostazione della membrana. A causa della polarizzazione della concentrazione, la concentrazione di soluto vicino alla superficie della membrana aumenta rapidamente, causando un aumento della resistenza del fluido dello strato limite (o pressione osmotica locale), portando a una diminuzione della forza motrice del trasferimento di massa e con conseguente deposizione di incrostazioni.
- Ritenzione delle sostanze intercettate
Le sostanze intercettate accelerano l'incrostazione della membrana. Ad esempio, nelle membrane avvolte a spirale e nelle membrane a foglio piatto, c' è uno strato di rete di plastica tra i canali di alimentazione, che supporta la membrana e aumenta la turbolenza, ma provoca anche l'intercettazione. Gli inquinanti sono bloccati dalla maglia e rapidamente depositano.
In quali circostanze è richiesta la pulizia?
Il sistema di osmosi inversa deve essere pulito prima che l'incrostazione della membrana diventi grave, poiché ciò aumenterà la difficoltà di pulizia. La membrana ad osmosi inversa deve essere pulita immediatamente quando si verificano le seguenti condizioni durante il funzionamento:
- Sotto la normale pressione dell'acqua di alimentazione, il flusso di permeato diminuisce di 10%–15% rispetto al valore normale;
- Per mantenere il normale flusso di permeato, la pressione dell'acqua di alimentazione aumenta di 10%–15% dopo la correzione della temperatura;
- La qualità dell'acqua permeata diminuisce di 10%–15% e il passaggio del sale aumenta di 10%–15%;
- Il differenziale di pressione tra le diverse fasi del sistema aumenta in modo significativo.
Come eseguire la pulizia online?
La pulizia online è un metodo per pulire gli elementi della membrana senza smontaggio, in genere includendo i seguenti passaggi:
Analisi dei contaminanti
I contaminanti comuni dell'osmosi inversa includono scala inorganica, ossidi metallici, scala insolubile con acido, scala di silice, ecc. Per affrontare efficacemente questi diversi contaminanti, devono essere impiegati metodi di pulizia appropriati. La selezione errata di prodotti chimici e metodi di pulizia può talvolta esacerbare la contaminazione del sistema a membrana. Pertanto, è necessario determinare il tipo di incrostazione sulla superficie della membrana prima della pulizia. Sono disponibili i seguenti metodi di analisi:
- Condurre una perdita sul test di accensione per calcolare il rapporto tra materia organica e materia inorganica negli inquinanti in base alla variazione di peso prima e dopo la combustione, per determinare il tipo di inquinamento.
- Analizza i tipi e il contenuto degli elementi utilizzando la spettroscopia a fluorescenza a raggi X (XRF) e la spettroscopia di diffrazione a raggi X (XRD) per determinare i componenti principali degli inquinanti inorganici.
- Combina la spettroscopia infrarossa di trasformata di Fourier (FTIR) e la gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS) per caratterizzare e identificare le specie chimiche degli inquinanti, ottenendo così informazioni sulla composizione organica degli inquinanti di membrana.
Selezione della soluzione di pulizia
Il tipo di soluzione detergente viene determinato in base all'analisi degli inquinanti presenti prima della pulizia. Per ottenere risultati di pulizia ottimali, a volte viene utilizzata una combinazione di diversi detergenti chimici.
Le soluzioni detergenti acide possono essere utilizzate per rimuovere la scala inorganica depositata sulla membrana ad osmosi inversa, mentre le soluzioni detergenti alcaline possono essere utilizzate per rimuovere la materia organica e i contaminanti colloidali. Di seguito sono riportati alcuni schemi comuni di selezione del detergente chimico:
| Inquinanti |
Agente di pulizia chimica preferito |
Condizioni di pulizia |
Soluzione di pulizia chimica alternativa |
| Scala inorganica |
0.2% Soluzione HCL |
PH: 1–2; temperatura <38 °C |
2% acido citrico; 1% |
| Ossidi metallici |
1% soluzione |
Temperatura <35 °C |
Acido fosforico 0,5%; acido citrico 2% |
| Scala acido-insolubile (CaF2, BaSO4) |
0.1% NaOH + 1% Na4 EDTA (sale tetrasodico dell'acido etilendiamminotetraacetico) |
PH: 11–12; temperatura <30 °C |
1% esametafosfato di sodio |
| Scala di silice |
0.1% Soluzione di NaOH + 0,025% Na-SDS (sodio dodecil solfato) |
PH: 11–12; temperatura <30 °C |
0.1% NaOH + 1% Na4 Soluzione EDTA |
| Microrganismo |
0.1% NaOH + 0.025% Na-SDS |
PH: 11–12; temperatura <30 °C |
0.1% NaOH + 1% Na4 Soluzione EDTA |
| Materia organica |
0.1% Soluzione NaOH + 0.025% Na-SDS, utilizzato come primo passo di pulizia |
PH: 11–12; temperatura <30 °C |
0. La soluzione HCL 2% viene solitamente utilizzata come secondo passo di pulizia dopo il lavaggio alcalino |
Calcolo del volume della soluzione di pulizia
Esistono due metodi per calcolare il volume della soluzione di pulizia per il sistema di osmosi inversa:
Processo di pulizia
La pulizia online viene eseguita con gli elementi della membrana trattenuti nel recipiente a pressione. Le attrezzature per la pulizia generalmente includono filtri per la pulizia dei serbatoi, pompe di circolazione, manometri, termometri, manometri, valvole, punti di campionamento e condotte. Il volume del serbatoio di pulizia deve garantire che soddisfi i requisiti per la quantità di acqua utilizzata per sostituire l'acqua nei tubi di collegamento, nelle condutture e nei recipienti a pressione per osmosi inversa.
- Formulazione del piano di pulizia
In questo articolo, utilizziamo una combinazione di detergenti alcalini e acidi per pulire il sistema a membrana ad osmosi inversa, che contiene CaF2 e scala inorganica. Le soluzioni di acido cloridrico e idrossido di sodio vengono utilizzate per regolare il valore del pH del solvente detergente.
- Lavori preparatori prima della pulizia
X-Aprire la valvola di ingresso del dispositivo di osmosi inversa e iniettare una certa quantità di permeato nel serbatoio di pulizia ad osmosi inversa. Avviare la pompa di circolazione ad osmosi inversa per circolare e pulire la conduttura di pulizia ad osmosi inversa, assicurando che la conduttura sia pulita e priva di detriti.
Spartire la pompa di circolazione di osmosi inversa, svuotare il carro armato di pulizia di osmosi inversa ed iniettare il permeato di osmosi inversa ad una certa altezza (considerando la capacità della conduttura intera). Avviare il riscaldatore per riscaldare l'acqua nel serbatoio di pulizia a circa 40 °C.
④ Preparare soluzioni di acido cloridrico e idrossido di sodio per regolare il valore del pH del solvente detergente. Preparare un misuratore di pH, misurare e registrare le variazioni del valore pH della soluzione di pulizia durante il processo di pulizia.
- Preparare la soluzione detergente alcalina
Avviare la pompa di circolazione ad osmosi inversa per la circolazione, aggiungere l'agente di pulizia alcalino nel serbatoio di pulizia, quindi aggiungere una quantità appropriata di soluzione di alcali (NaOH) e misurare il valore pH della soluzione per garantire che raggiunga circa 11.
- Pulizia alcalina della membrana ad osmosi inversa
Xx Pulizia alcalina ad osmosi inversa: Regolare la pompa di circolazione ad osmosi inversa per mantenere la pressione di uscita a circa 0,2–0,25 Mpa. Consentire al detergente alcalino ad osmosi inversa di circolare all'interno del sistema di osmosi inversa. Misurare il valore pH della soluzione alcalina ogni 10 minuti. Se diminuisce, indica che i contaminanti sulla superficie della membrana vengono sciolti dalla soluzione detergente. Aggiungere una quantità appropriata di soluzione alcalina (NaOH) per mantenere il valore pH della soluzione intorno a 11. Continuare a circolare fino a quando il valore pH della soluzione detergente non cambia più (generalmente, deve circolare per più di 30 minuti).
X-1 Ammollo con detergente alcalino: Dopo che la membrana ad osmosi inversa è stata pulita con la soluzione alcalina, fermare la pompa di circolazione ad osmosi inversa e chiudere tutte le valvole del sistema ad osmosi inversa, consentendo alla membrana ad osmosi inversa di essere immersa nella soluzione alcalina per un certo periodo (generalmente più di 5 ore).
Ses Ricircolo dell'agente di pulizia alcalino: Aprire la valvola di ingresso per la pulizia del dispositivo di osmosi inversa, la valvola di uscita e la valvola di ritorno laterale del permeato per consentire al detergente alcalino di fluire attraverso la membrana in serie. Registrare eventuali variazioni nel valore del pH della soluzione (tipicamente ricircolare per più di 1 ora).
④ Risciacquare accuratamente la soluzione alcalina: Spegnere la pompa di circolazione ad osmosi inversa e chiudere la valvola di uscita. Aprire la valvola di scarico del serbatoio di pulizia per svuotare la soluzione di pulizia alcalina ad osmosi inversa. Chiudere la valvola di ingresso di pulizia del dispositivo di osmosi inversa e la valvola di uscita. Aprire la valvola di scarico del concentrato e permeare la valvola di scarico laterale per svuotare l'agente di pulizia alcalino dal dispositivo di osmosi inversa. Quindi aprire la valvola di innesco e avviare la pompa di lavaggio ad osmosi inversa per lavare il sistema di osmosi inversa. Una volta che la conduttività del permeato di osmosi inversa è inferiore a 30 μs/cm, aprire rispettivamente la valvola di ingresso per la pulizia dell'osmosi inversa e la valvola di scarico per il lavaggio della tubatura e del serbatoio di pulizia fino a quando l'agente di pulizia alcalino nella tubazione non viene completamente svuotato.
- Preparare una soluzione detergente acida
Iniettare una certa altezza di osmosi inversa permeare nel serbatoio di pulizia ad osmosi inversa. Aprire la valvola di circolazione della pompa di pulizia ad osmosi inversa, avviare la pompa di circolazione ad osmosi inversa per la circolazione, aggiungere una quantità appropriata di detergente acido e soluzione di acido cloridrico fino a quando il valore di pH della soluzione raggiunge 2,0.
- Pulizia e ammollo, risciacquo con soluzione detergente acida
Il processo di lavaggio acido della membrana ad osmosi inversa è fondamentalmente lo stesso del processo alcalino. Durante il processo di pulizia, il valore pH della soluzione deve essere frequentemente testato. Se il valore del pH aumenta, indica che ci sono depositi neutralizzanti con l'agente di pulizia acido. È necessario aggiungere una quantità appropriata di soluzione di acido cloridrico per mantenere la soluzione detergente a circa 2.0. Dopo la pulizia, è anche necessario essere immersi per più di 5 ore, quindi circolare di nuovo per 1 ora e registrare le variazioni del valore di pH. Quindi avviare l'intero sistema di pulizia dell'osmosi inversa per risciacquare il dispositivo di osmosi inversa pulito.
- Riavvia il sistema
Dopo che i componenti e il sistema si sono stabilizzati, registrare i parametri operativi dopo il riavvio del sistema.
Precauzioni per la pulizia online
- La temperatura della soluzione di pulizia deve essere mantenuta entro 25–35 °C. La soluzione detergente deve essere preparata con permeato di osmosi inversa o acqua deionizzata e la soluzione deve essere miscelata uniformemente.
- Durante la pulizia, l'acqua residua nel recipiente a pressione ad osmosi inversa e le condutture devono essere drenate e il concentrato generato durante il processo di pulizia deve essere fatto circolare nuovamente nel serbatoio della soluzione detergente. Se la soluzione detergente restituita diventa notevolmente scolorita o torbida, è necessario preparare una nuova soluzione detergente. Se la variazione di pH della soluzione detergente ricircolata supera 0,5, il pH deve essere riadattato o la soluzione detergente deve essere sostituita.
- Dopo che la pulizia è completata secondo il tempo specificato, deve essere immediatamente risciacquata con permeato di osmosi inversa o acqua deionizzata. Il tempo di risciacquo è generalmente di 30–60 minuti e l'acqua di uscita dell'osmosi inversa deve essere drenata. Dopo aver confermato che il risciacquo è completato, è meglio metterlo in normale funzionamento immediatamente. Il tempo dalla pulizia chimica al funzionamento non deve superare le 24 ore.
- Il personale addetto alla preparazione della soluzione di pulizia deve prestare attenzione alla sicurezza, indossare guanti protettivi, occhiali e indumenti protettivi e preparare acqua di emergenza e medicinali di emergenza in loco.
- Gli strumenti e le valvole della conduttura non correlate al lavoro di pulizia devono essere chiusi per garantire un isolamento efficace.
