گرفتگی ممبران یا فولینگ

گرفتگی ممبران یا فولینگ

گرفتگی ممبران

ممبران اسمز معکوس از الیههای نازک پلیمری ساخته شده است که در یک مجموعهی استوانهی شکل به نام هوزینگ ممبران قرار می گیرند. امروزه با پیشرفت تکنولوژی در حوزهی آب، سیستم اسمز معکوس از مهم ترین فرآیندهای تصفیه آب به شمار می رود که با استفاده از غشای نیمه تراوا نمکها و امالح را از آب ناخالص حذف نموده و آب تصفیه شده تأمین می شود. طراحی سیستم اسمز معکوس با توجه به نوع ممبران متفاوت می باشد. در این مقاله درباره گرفتگی ممبران و روشهای پاکسازی رسوب از سطح ممبران مطالبی بیان می شود.

گرفتگی ممبران یا فولینگ (Fouling )

تجمع مواد معدنی، نمکها و ناخالصیهای دیگر موجود در آب خام که روی سطح غشای نیمه تراوا قرار میگیرند را گرفتگیممبران یا فولینگ میگویند. ممبرانها پس از یک دوره استفاده در سیستم تصفیه آب RO به دلیل وجود آلاینده ها در آب خام دچار گرفتگی می شوند. این رسوبات بیشتر شامل سولفات کلسیم، کربنات کلسیم، اکسیدهای فلزی و آهن، منگنز و مس، رسوبات سیلیس پلیمر شده و ذرات کلوئیدی میباشند. در صورتی که گرفتگی ممبران در زمان مناسب کنترل نشود رسوبات و آالیندهها در ممبران افزایش یافته و آسیبهای جدی به عملکرد ممبران و در نهایت به دستگاه تصفیه آب در مدت زمان کوتاهی خواهد داشت.

روشهای کنترل گرفتگی ممبران یا فولینگ ها:

اولین راه حل برای جلوگیری از گرفتگی ممبران انجام پیش تصفیه بر روی آب خام می باشد. فیلترهای شنی، کربنی، سختی گیر، میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون از مواردی هستند که کار پیش تصفیه را انجام میدهند. برای پیش تصفیه آب دریاها از اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون و برای تصفیه آب چاه یا آبهای سطحی از فیلترهای شنی و کربنی به عنوان پیش تصفیه استفاده می شود. با انجام پیش تصفیه تا حد زیادی می توان از گرفتگی ممبران ها ممانعت نمود. روش دیگر برای کنترل گرفتگی ممبران خاموش نبودن دستگاه تصفیه RO به مدت طوالنی میباشد. چرا که خاموش بودن دستگاه به مدت طوالنی باعث می شود آب درون ممبرانها باقی مانده و مواد و آلودگیهای آب بر روی سطح غشای ممبران رسوب می کند. یکی دیگر از روشهای مهم و کاربردی کنترل گرفتگی ممبران شست و شوی ممبرانها می باشد. در صورتی که کیفیت و مزهی آب تغییر محسوسی داشت. دورههای شست و شوی CIP به صورت بازههای زمانی چند ماهه بر روی ممبران اعمال میشود.

زمان مناسب برای شست و شوی ممبران:

به طور مشخص نمی توان دوره زمانی یکسانی برای تمام دستگاههای RO تعیین نمود. با توجه به عوامل متعدد مانند مدت زمان استفاده از غشای ممبران، تعداد دفعاتی که سیستم RO روشن و مشغول به کار بوده است، نوع مواد ناخالص، آلاینده ها و ذراتکلوئیدی موجود در آب خام می توان یک بازهی زمانی مشخص برای شست و شوی ممبران در نظر داشت.

مواد شوینده ممبران:

آنتی اسکالانت (Scalant Anti) :ضد رسوبها از مواد بسیار پر کاربرد در صنعت تصفیه آب می باشند. آنتی اسکالانت ها از ایجاد رسوب بر روی ممبران دستگاه تصفیه آب جلوگیری می کند. مواد ضد رسوب را می توان در گروه های مختلف اسیدی، قلیایی و خنثی تقسیم بندی نمود که هر یک به طور اختصاصی از تجمع رسوبات مختلف جلوگیری می کنند. نکته ی قابل توجه در استفاده از آنتی اسکاالنت ها، استاندارد بودن این مواد می باشد. مواد ضد رسوب نامرغوب و منقضی شده می تواند به سطح غشای ممبران آسیب جدی وارد نماید.

مواد شوینده ممبران CIP

با گذشت زمان رسوب آلاینده های مختلف در سطح غشای ممبران افزایش یافته و مواد آنتی اسکاالنت قادر به حذف این رسوبات از سطح غشا نمیباشند که این مورد از مشکالت بزرگ در دستگاههای تصفیه آب به شمار میرود. به همین منظور از فرآیند شست و شو در محل Place in Cleaning( CIP )استفاده میشود. مواد شوینده ممبران CIP در دو گروه کلی اسیدی و قلیایی تقسیم بندی میشوند. استفاده بهینه و بازدهی باال از این مواد بستگی به مواردی دارد از جمله می توان به تأثیر دما و غلظت محلول، مدت زمان ماندگاری امالح بر روی غشاها، میزان فشار پمپ در زمان شست و شو اشاره نمود. آلاینده هایی که بر سطح غشا باقی میمانند، متفاوت هستند و منشا این تفاوت در منطقه و نوع آب تصفیه شده می باشد. انواع نمکها، روغنها و میکروارگانیسمها در سطح غشا باقی میمانند. به همین دلیل از مواد شوینده با ویژگیهای متفاوت استفاده میشود تا رسوبات حذف و ممبران پاکسازی شود. همانطور که اشاره شد مواد CIP در دو گروه اسیدی و قلیایی تقسیم بندی می شوند.

مواد شوینده ممبران CIP از نوع اسیدی: این مواد خاصیت اسیدی و pH پایین زیر عدد ۷ را دارند. رسوباتی که حاصل تجمع نمکها، اکسیدهای فلزی، تشکیل شده اند با مواد اسیدی از بین می روند. اسیدهای مانند اسید سیتریک با غلظت های متفاوت برای از بین بردن گرفتگی ممبران استفاده می شود. مواد شوینده ممبران CIP از نوع قلیایی: اگر موادی مانند روغنها و مواد آلی بر روی ممبرانها تجمع و رسوب نمایند از مواد قلیایی با pH بالا استفاده میشود مانند سود پرک که در بیشتر شویندههای قلیایی از آن استفاده میشود. در تصویر پایین ممبران با تجمع رسوبات و همچنین بعد از شست و شو با مواد CIP نشان داده شده است.