Silikat Ölçeklendirmeye Genel Bakış
Silika bileşikleri, doğal sudaki önemli bir yabancı maddedir ve genellikle silikatlar ve alüminosilikatlar içeren kayalarla temas ettiğinde suda çözünür. Yeraltı suyu genellikle yüzey suyundan daha fazla silika bileşiği içerir; geleneksel su kaynaklarındaki SiO2 içeriği tipik olarak<50 mg/L.
Endüstriyel atık su yeniden kullanım projelerinde (özellikle kömür kimyasal atık su yeniden kullanım sistemlerinde), atık sudaki genel olarak yüksek SiO2 içeriği, ters ozmoz sistemlerinde kolayca silikat tortulaşmasına yol açarak, bunların ömrünü ve kararlı çalışmasını ciddi şekilde etkiler.
Çin'de şu anda popüler olan sıfır-deşarj alanında, silikat tortulaşması, SiO2'nin uzaklaştırılmasının zorluğu nedeniyle çözülmesi en zor sorunlardan biridir.
Silikat Ölçekleme Mekanizması
RO sistemleri SiO2 içeriğine karşı son derece hassastır çünkü doymuş durumda SiO2, yüksek oranda çözünmeyen kolloidal silika halinde polimerleşebilir, membran yüzeyinde birikebilir ve temizlenmesi zor olabilir. RO'nun (Çevrimiçi Hava) konsantre bölümündeki izin verilen SiO2 konsantrasyonu, SiO2'nin çözünürlük ürününe bağlıdır ve su sıcaklığı ve pH'dan büyük ölçüde etkilenir.
SiO2'nin çözünürlüğü su sıcaklığıyla doğru orantılıdır; örneğin çözünürlük 25 derecede 100 mg/L ve 40 derecede 160 mg/L'dir.
SiO2 çözünürlüğü ile pH arasındaki ilişki:
pH 7-8'de SiO2 çözünmüş silisik asit halinde bulunur ve suda H2SiO3 ve HSiO3- bulunur. Daha düşük pH'ta, serbest asit çözeltisi halinde veya kolloidal kalsiyum magnezyum silikat halinde bulunur. Daha yüksek pH'ta, suda kalsiyum ve magnezyum iyonları mevcutsa, kolloidal kalsiyum magnezyum silikat halinde bulunur.
Silikat ölçeklemenin özellikleri ve tehlikeleri
Kalsiyum karbonatın Mohs sertliği (elmas 10) 3'tür, kalsiyum florürün Mohs sertliği 4'tür ve silikatın Mohs sertliği su içeriğine bağlı olarak 4,5 ile 7,5 arasında değişir. Silikat ölçeği, tüm ölçek türleri arasında en zor olanıdır.
Ters ozmoz sisteminde silikat tortulaşması meydana geldiğinde, tuzdan arındırma hızı ve süzüntü akış hızı hızla azalacak ve kimyasal temizlemeden sonra bile tuzdan arındırma oranı önemli ölçüde düşecektir.
Şiddetli kireçlenme, basınç farkında hızlı bir artışa neden olabilir ve hatta konsantre eleğinin yıkanmasına bile yol açabilir.
Ciddi derecede ölçeklenmiş membranların mikroskobik gözlemi, membran yüzeyinde geri dönüşü olmayan fiziksel hasara işaret eden ince çizikleri ortaya çıkarır.
Besleme suyundaki SiO2 ve diğer iyon konsantrasyonlarına ilişkin gereksinimler
Ters ozmoz besleme suyundaki SiO2 konsantrasyonu, konsantre tarafındaki maksimum çözünürlük ve konsantrasyon faktörüne göre belirlenir ve genellikle 20 ppm'dir. Önkoşullar: Oksijen (DO) < 0,5 mg/L, pH < 6 ve demir ve alüminyum iyonu konsantrasyonları < 0,05 mg/L, çünkü demir ve alüminyum iyonlarının içeriği silikat ölçeklenmesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
Demir, alüminyum vb.nin silikat tortulaşması üzerindeki etkisi
Silika tortulaşması çoğunlukla sudaki alüminyum veya demirin varlığından dolayı meydana gelir. Demir ve alüminyum silikonla reaksiyona girerek çözünmeyen metal silikatlar (alüminyum silikat ve demir silikat) oluşturur. Bu metal silikatlar SiO2'nin çözünürlüğünü değiştirerek membran kirlenmesini daha da hızlandırır.
Düşük silikon konsantrasyonlarında bile (10 ppm), 50 ppb'lik alüminyum konsantrasyonları sistem performansını düşürebilir.
Silikon varsa suyun alüminyum veya demir içermediğinden emin olun ve önleyici asit temizliğinin yanı sıra 1 μm güvenlik filtre kartuşu kullanın.
Silikat Ölçeğinin Temizlenmesi
Geleneksel kimyasal temizleme silikat tortusuna karşı büyük ölçüde etkisizken, hidroflorik asit oldukça etkilidir. Düşük sıcaklıklarda ve konsantrasyonlarda bile hidroflorik asit, silikat tortusu için iyi bir çözme gücü sergiler.
Kimyasal temizlik %0,1 HF ve %0,4 HCl veya %0,1 NaF ve %0,4 HCl karışımı kullanılarak yapılabilir.
Not:
(1) Temizleme solüsyonunun konsantrasyonu, gerçek kirlenme derecesine göre ayarlanmalıdır. Uygun konsantrasyonu belirlemek için deneme temizliği yapılması tavsiye edilir.
(2) Hidroflorik asit son derece aşındırıcıdır. Buharlarının solunması veya ciltle teması, iyileşmesi zor yanıklara neden olabilir. 1,5 g hidroflorik asitin yutulmasının ani ölüme neden olabileceği tahmin edilmektedir. Yüksek konsantrasyonda hidroflorik asit buharının solunması bronşite ve hemorajik akciğer ödemine neden olabilir. Ayrıca deriden emilerek ciddi zehirlenmelere neden olabilir. Bu nedenle kimyasal temizlik sırasında koruyucu önlemlerin alınması ve işlemin kalifiye personel tarafından yapılması gerekmektedir.
Silikat Ölçeklenmesinin Önlenmesi
(1) Konsantredeki SiO2 konsantrasyonunu azaltmak ve çözünürlük ürününü aşmasını önlemek için besleme suyundaki SiO2 konsantrasyonunun ve ters ozmoz sisteminin geri kazanım oranının kontrol edilmesi, SiO2 ölçeklenmesini önlemenin ana yöntemidir;
(2) Kireç yumuşatma gibi geliştirilmiş veya iyileştirilmiş ön arıtma işlemlerinin benimsenmesi, besleme suyundaki SiO2'yi %50 oranında azaltabilir veya besleme suyundaki SiO2 konsantrasyonunu azaltmak için kireç-soda külü yumuşatma ön arıtması sırasında magnezyum oksit veya sodyum alüminat ilave edilebilir;
(3) Su sıcaklığının uygun şekilde arttırılması (ancak belirtilen limitlerin aşılmaması). (4) Giriş suyunun pH'ının uygun şekilde arttırılması, Si02'nin çözünürlüğünün arttırılmasına ve silikat tortulaşmasının yavaşlamasına yardımcı olur;
(5) Ön arıtma sırasında özellikle silika kabuklaşması için bir kireç önleyicinin eklenmesi. Konsantre tarafında izin verilen maksimum SiO2 konsantrasyonu kireç önleyiciye bağlı olarak değişir. Ayrıntılar için lütfen kireç önleyici üreticisine danışın;
(6) Kolloidal silika, kuvvetli bazik bir anyon değişim reçinesi ile adsorpsiyon yoluyla veya moleküler ağırlığı 10.000'in altına düşürülmüş bir ultrafiltrasyon membranı kullanılarak çıkarılabilir.
