Công nghệ thẩm thấu ngược (RO) được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp xử lý nước, đặc biệt là trong khử mặn nước biển, lọc nước uống và các lĩnh vực xử lý nước công nghiệp. Màng thẩm thấu ngược là thành phần cốt lõi của quá trình này. Nó có chọn lọc cho phép các phân tử nước đi qua trong khi vẫn giữ được muối hòa tan, chất hữu cơ, chất keo và các tạp chất khác. Tuy nhiên, khi hệ thống hoạt động, sự bẩn bề mặt màng chắc chắn xảy ra, dẫn đến sự suy giảm Thông lượng màng, tăng mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống và làm suy giảm chất lượng nước thải. Để duy trì hoạt động hệ thống ổn định,Vệ sinh trực tuyến (CIP) Đã trở thành một phương pháp bảo trì hiệu quả.
Yếu tố chính của màng bẩn
- Lắng đọng đối lưu
Trong hệ thống Thẩm Thấu Ngược, vì nước đi qua màng dưới áp lực, các chất hòa tan (như muối, keo, vi sinh vật, chất hữu cơ, v. v.) và các hạt lơ lửng được màng giữ lại. Trong quá trình này, chuyển động đối lưu của nước trên bề mặt màng làm cho các chất được giữ lại này dần dần lắng đọng trên bề mặt màng. Sự lắng đọng chất này do đối lưu gây ra được gọi là lắng đọng đối lưu. Đây là nguyên nhân chính gây bẩn màng thẩm thấu ngược.
- Phân cực nồng độ
Phân cực nồng độ đề cập đến hiện tượng trong quá trình tách, dung dịch trong chất lỏng thức ăn đi qua màng dưới áp suất, và chất tan (ion hoặc chất tan có trọng lượng phân tử khác nhau) được giữ lại, gây ra nồng độ ở màng và giao diện dung dịch số lượng lớn hoặc gần vùng giao diện màng tăng lên. Dưới ảnh hưởng của Gradient nồng độ, các chất tan sẽ khuếch tán từ bề mặt màng đến dung dịch rời, tạo thành một lớp ranh giới, làm tăng khả năng chịu chất lỏng và áp suất thẩm thấu cục bộ, do đó dẫn đến giảm thông lượng thấm dung môi. Phân cực nồng độ làm tăng tốc màng bẩn. Do phân cực nồng độ, nồng độ hòa tan gần bề mặt màng tăng lên nhanh chóng, làm tăng khả năng chịu chất lỏng của lớp ranh giới (hoặc áp suất thẩm thấu cục bộ), dẫn đến giảm lực truyền động khối lượng và dẫn đến lắng đọng bẩn.
- Duy trì các chất bị chặn
Các chất bị chặn đẩy nhanh quá trình làm bẩn màng. Ví dụ, trong màng xoắn ốc và màng phẳng, có một lớp lưới nhựa giữa các kênh cấp liệu, hỗ trợ màng và tăng nhiễu loạn, nhưng cũng gây ra sự chặn. Các chất ô nhiễm bị lưới chặn và nhanh chóng gửi tiền.
Trong trường hợp nào cần làm sạch?
Hệ thống Thẩm Thấu Ngược cần được làm sạch trước khi màng bẩn trở nên nghiêm trọng, vì điều này sẽ làm tăng khó khăn trong việc làm sạch. Màng thẩm thấu ngược nên được làm sạch ngay lập tức khi các điều kiện sau xảy ra trong quá trình vận hành:
- Dưới áp lực nước cấp bình thường, dòng chảy Thấm Giảm 10%–15% so với giá trị bình thường;
- Để duy trì lưu lượng thấm bình thường, áp lực nước cấp tăng 10%–15% sau khi điều chỉnh nhiệt độ;
- Chất lượng nước thẩm thấu giảm 10%–15%, và đường muối tăng 10%–15%;
- Chênh lệch áp suất giữa các giai đoạn khác nhau của hệ thống tăng đáng kể.
Làm thế nào để thực hiện vệ sinh trực tuyến?
Vệ sinh trực tuyến là một phương pháp làm sạch các thành phần màng mà không cần tháo gỡ, thường bao gồm các bước sau:
Phân tích chất gây ô nhiễm
Các chất gây ô nhiễm thẩm thấu ngược phổ biến bao gồm cân vô cơ, Oxit kim loại, cân không hòa tan axit, cân silica, v. v. Để giải quyết hiệu quả các chất gây ô nhiễm khác nhau này, phải sử dụng các phương pháp làm sạch thích hợp. Việc lựa chọn hóa chất làm sạch không chính xác và phương pháp Đôi khi có thể làm trầm trọng thêm ô nhiễm hệ thống màng. Do đó, cần xác định loại bẩn trên bề mặt màng trước khi làm sạch. Các phương pháp phân tích sau đây có sẵn:
- Tiến hành mất kiểm tra đánh lửa để tính tỷ lệ chất hữu cơ với chất vô cơ trong các chất ô nhiễm dựa trên sự thay đổi trọng lượng trước và sau khi đốt, để xác định loại ô nhiễm.
- Phân tích các loại và nội dung của các yếu tố sử dụng quang phổ huỳnh quang tia x (xrf) và quang phổ nhiễu xạ tia x (Xrd) để xác định các thành phần chính của các chất ô nhiễm vô cơ.
- Kết hợp quang phổ hồng ngoại biến đổi fourier (ftir) và sắc ký khí-phổ khối (GC-MS) để đặc trưng và xác định các loài hóa chất gây ô nhiễm, từ đó thu thập thông tin về thành phần hữu cơ của các chất ô nhiễm màng.
Lựa chọn Dung dịch làm sạch
Loại dung dịch làm sạch được xác định dựa trên phân tích các chất gây ô nhiễm có mặt trước khi làm sạch. Để đạt được kết quả làm sạch tối ưu, đôi khi sử dụng kết hợp các chất tẩy rửa hóa học khác nhau.
Các giải pháp làm sạch axit có thể được sử dụng để loại bỏ quy mô vô cơ lắng đọng trên màng thẩm thấu ngược, trong khi các giải pháp làm sạch Kiềm có thể được sử dụng để loại bỏ chất hữu cơ và chất gây ô nhiễm keo. Sau đây là một số chương trình lựa chọn chất tẩy rửa hóa học phổ biến:
| Chất ô nhiễm |
Chất tẩy rửa hóa học ưa thích |
Điều kiện làm sạch |
Dung dịch làm sạch hóa chất thay thế |
| Cân Vô Cơ |
0.2% Dung dịch HCL |
PH: 1–2; nhiệt độ <38 °c |
Axit Citric 2%; 1% |
| Oxit kim loại |
Giải pháp 1% |
Nhiệt độ <35 °c |
0.5% axit photphoric; 2% axit citric |
| Cân không hòa tan axit (CAF2, Baso4) |
0.1% NaOH + 1% NA4 EDTA (ethylenediaminetetraacetic axit Tetrasodium muối) |
PH: 11–12; nhiệt độ <30 °c |
Natri 1% |
| Cân silica |
0.1% Dung dịch NaOH + 0.025% na-sds (Natri dodecyl Sulfate) |
PH: 11–12; nhiệt độ <30 °c |
0.1% NaOH + 1% NA4 Dung dịch EDTA |
| Vi sinh vật |
0.1% NaOH + 0.025% na-sds |
PH: 11–12; nhiệt độ <30 °c |
0.1% NaOH + 1% NA4 Dung dịch EDTA |
| Chất hữu cơ |
0.1% Dung dịch NaOH + 0.025% NA-SDS, được sử dụng như bước làm sạch đầu tiên |
PH: 11–12; nhiệt độ <30 °c |
0. Dung dịch HCL 2% thường được sử dụng như bước làm sạch thứ hai sau khi rửa kiềm |
Tính toán khối lượng dung dịch làm sạch
Có hai phương pháp để tính khối lượng dung dịch làm sạch cho hệ thống thẩm thấu ngược:
Quy trình làm sạch
Làm sạch trực tuyến được thực hiện với các thành phần màng được giữ lại trong bình áp lực. Thiết bị làm sạch thường bao gồm bộ lọc bể làm sạch, bơm tuần hoàn, đồng hồ đo áp suất, nhiệt kế, đồng hồ đo áp suất, van, điểm lấy mẫu và đường ống. Khối lượng của bể làm sạch phải đảm bảo rằng nó đáp ứng các yêu cầu về lượng nước được sử dụng để thay thế nước trong các ống nối, đường ống và các bình áp lực thẩm thấu ngược.
- Xây dựng kế hoạch làm sạch
① Trong bài viết này, chúng tôi sử dụng một sự kết hợp của các chất làm sạch kiềm và axit để làm sạch hệ thống màng thẩm thấu ngược, có chứa caf2 và quy mô vô cơ. Dung dịch axit clohydric và Natri Hydroxit được sử dụng để điều chỉnh giá trị pH của dung môi làm sạch.
- Chuẩn bị làm việc trước khi vệ sinh
② Mở van đầu vào của thiết bị thẩm thấu ngược và bơm một lượng thấm nhất định vào bể làm sạch thẩm thấu ngược. Khởi động bơm tuần hoàn thẩm thấu ngược để lưu thông và làm sạch đường ống làm sạch thẩm thấu ngược, đảm bảo đường ống sạch sẽ và không có mảnh vụn.
③ Tắt bơm tuần hoàn thẩm thấu ngược, đổ bể làm sạch thẩm thấu ngược, và bơm thẩm thấu ngược thấm vào một chiều cao nhất định (xem xét toàn bộ công suất của đường ống). Khởi động máy sưởi để làm nóng nước trong bể làm sạch đến khoảng 40 °c.
① Chuẩn bị dung dịch axit clohydric và Natri Hydroxit để điều chỉnh giá trị pH của dung môi làm sạch. Chuẩn bị Máy đo độ pH, đo và ghi lại những thay đổi trong giá trị pH của dung dịch làm sạch trong quá trình làm sạch.
- Chuẩn bị dung dịch làm sạch kiềm
Khởi động bơm tuần hoàn thẩm thấu ngược để lưu thông, thêm chất tẩy rửa kiềm vào bể làm sạch, sau đó thêm một lượng dung dịch Kiềm (NaOH) thích hợp, và đo giá trị pH của dung dịch để đảm bảo đạt được khoảng 11.
- Làm sạch kiềm màng thẩm thấu ngược
① Làm sạch kiềm thẩm thấu ngược hướng: Điều chỉnh bơm tuần hoàn thẩm thấu ngược để duy trì Áp suất đầu ra ở khoảng mpa. Cho phép chất làm sạch kiềm thẩm thấu ngược lưu thông trong hệ thống thẩm thấu ngược. Đo giá trị pH của dung dịch kiềm cứ sau 10 phút. Nếu nó giảm, nó chỉ ra rằng các chất gây ô nhiễm trên bề mặt màng đang bị hòa tan bởi dung dịch làm sạch. Thêm một lượng dung dịch Kiềm (NaOH) thích hợp để duy trì giá trị pH của dung dịch Khoảng 11. Tiếp tục lưu thông cho đến khi giá trị pH của dung dịch làm sạch không còn thay đổi (nói chung, nó cần lưu thông trong hơn 30 phút).
Ngâm với chất tẩy rửa kiềm: Sau khi Màng thẩm thấu ngược đã được làm sạch bằng dung dịch kiềm, ngừng bơm tuần hoàn thẩm thấu ngược và đóng tất cả các van của hệ thống thẩm thấu ngược, cho phép màng thẩm thấu ngược được ngâm trong dung dịch kiềm trong một khoảng thời gian nhất định (thường là hơn 5 giờ).
Tuần hoàn chất làm sạch kiềm: Mở van đầu vào làm sạch thiết bị thẩm thấu ngược, van đầu ra và van trở lại bên thấm để cho phép chất làm sạch kiềm chảy qua màng nối tiếp. Ghi lại bất kỳ thay đổi nào trong giá trị pH của dung dịch (thường là tuần hoàn trong hơn 1 giờ).
Rửa kỹ dung dịch kiềm: Tắt bơm tuần hoàn thẩm thấu ngược và đóng van xả. Mở van xả bể làm sạch để làm sạch Dung dịch làm sạch kiềm thẩm thấu ngược. Đóng thiết bị thẩm thấu ngược làm sạch van đầu vào và van đầu ra. Mở van xả cô đặc và van xả bên thấm để làm sạch chất làm sạch kiềm từ thiết bị thẩm thấu ngược. Sau đó mở van đầu vào xả nước và khởi động bơm xả thẩm thấu ngược để xả hệ thống thẩm thấu ngược. Sau khi độ dẫn điện của Thẩm Thấu Ngược thẩm thấu dưới 30 μs/cm, mở van đầu vào làm sạch thẩm thấu ngược và van đầu ra làm sạch tương ứng để rửa ngược đường ống và bể làm sạch cho đến khi chất làm sạch kiềm trong đường ống được làm sạch hoàn toàn.
- Chuẩn bị dung dịch làm sạch axit
Bơm một chiều cao nhất định của Thẩm Thấu Ngược thấm vào bể làm sạch thẩm thấu ngược. Mở van tuần hoàn bơm làm sạch thẩm thấu ngược, khởi động bơm tuần hoàn thẩm thấu ngược để lưu thông, thêm một lượng thích hợp chất làm sạch axit và dung dịch axit clohydric cho đến khi dung dịch giá trị PH đạt 2.0.
- Làm sạch và ngâm, rửa với dung dịch làm sạch có tính axit
Quá trình rửa axit của màng thẩm thấu ngược về cơ bản giống như quá trình kiềm. Trong quá trình làm sạch, giá trị pH của dung dịch cần phải được kiểm tra thường xuyên. Nếu giá trị pH tăng lên, nó chỉ ra rằng có Tiền Gửi trung hòa với chất tẩy rửa có tính axit. Cần thêm một lượng dung dịch axit clohydric thích hợp để duy trì dung dịch làm sạch ở khoảng 2.0. Sau khi vệ sinh, cũng cần ngâm trong hơn 5 giờ, sau đó lưu thông lại trong 1 giờ, và ghi lại sự thay đổi giá trị pH. Sau đó khởi động toàn bộ hệ thống làm sạch thẩm thấu ngược để rửa sạch thiết bị thẩm thấu ngược.
- Khởi động lại hệ thống
Sau khi các thành phần và hệ thống đã ổn định, ghi lại các thông số vận hành sau khi Hệ thống khởi động lại.
Biện pháp phòng ngừa vệ sinh trực tuyến
- Nhiệt độ dung dịch làm sạch nên được duy trì trong vòng 25–35 °c. Dung dịch làm sạch phải được chuẩn bị với Thẩm Thấu Ngược thẩm thấu hoặc nước khử ion, và dung dịch phải được trộn đều.
- Trong quá trình làm sạch, nước còn sót lại trong bình áp lực thẩm thấu ngược và đường ống cần được thoát nước, và sự tập trung tạo ra trong quá trình làm sạch nên được lưu thông trở lại bể Dung dịch làm sạch. Nếu dung dịch làm sạch trả lại bị đổi màu hoặc đục đáng chú ý, nên chuẩn bị một dung dịch làm sạch mới. Nếu thay đổi độ pH của dung dịch làm sạch tuần hoàn vượt quá 0.5, nên điều chỉnh độ PH hoặc thay thế dung dịch làm sạch.
- Sau khi làm sạch được hoàn thành theo thời gian quy định, cần rửa ngay bằng nước thẩm thấu ngược hoặc nước khử ion. Thời gian rửa thường là 30–60 phút, và nước đầu ra thẩm thấu ngược nên được thoát nước. Sau khi xác nhận rửa xong, tốt nhất nên cho vào thao tác bình thường ngay lập tức. Thời gian từ hóa chất làm sạch đến hoạt động không quá 24 giờ.
- Nhân viên chuẩn bị dung dịch vệ sinh nên chú ý đến an toàn, đeo găng tay bảo hộ, kính và Quần áo bảo hộ, và chuẩn bị nước cấp cứu và thuốc khẩn cấp tại chỗ.
- Dụng cụ và van đường ống không liên quan đến công việc làm sạch nên được đóng lại để đảm bảo cách ly hiệu quả.
