Regeneración y limpieza de la membrana de cerámica

Se pueden tomar algunas medidas para prevenir y controlar el proceso de contaminación de la membrana cerámica durante el proceso de filtración, pero la suciedad de la membrana no se puede evitar por completo. Con la extensión del tiempo de funcionamiento, el flujo de permeación de La membrana cerámica disminuye rápidamente y no puede cumplir con los requisitos del diseño industrial. Los contaminantes unidos a la superficie de la membrana y existen en los poros durante mucho tiempo, lo que puede causar una reacción química con la membrana y reducir su vida útil. Por lo tanto, para recuperar los parámetros de rendimiento de la membrana tanto como sea posible, La membrana cerámica debe limpiarse regularmente.

Tipos de contaminantes

1. ensuciamiento inorgánico
En un sistema de separación de membrana impulsado por presión, debido a la retención de la membrana, la concentración de los componentes en el sistema se producirá en la superficie de la membrana, lo que dará como resultado la polarización de la concentración. Para los componentes solubles, cuando el contenido de iones excede su solubilidad, se formará precipitación o ensuciamiento en la superficie de la membrana y en los poros. Los Contaminantes inorgánicos más importantes son la llamada capa de escamas formada por el calcio y el sulfato y carbonato de bario, entre los que CaCO3 y CaSO4 son los más comunes. En la mayoría de los casos, Existe una promoción mutua entre contaminantes inorgánicos y orgánicos, lo que agrava la contaminación de la membrana.

2. ensuciamiento orgánico
Los contaminantes orgánicos son principalmente polímeros extracelulares bacterianos (EPS), proteínas, péptidos, grasas y polisacáridos y otras sustancias macromoleculares. Las macromoléculas que contienen grupos activos pueden interactuar con iones metálicos tales como Ca2 , Mg2 y Ba2 para formar una capa de gel en la superficie de la membrana, reduciendo así el flujo de la membrana o aumentando la resistencia a la filtración de la membrana.

3. contaminación microbiana
La contaminación microbiana es principalmente una sustancia pegajosa compuesta por microorganismos y sus metabolitos. La superficie de la membrana adsorbe fácilmente sustancias macromoleculares como el humus, los lípidos de glucano y los productos de las actividades metabólicas de los microorganismos, que tienen las condiciones para la supervivencia de los microorganismos, Y es fácil formar una biopelícula, lo que provoca un bloqueo irreversible de la membrana y disminuye el flujo de agua.

4. ensuciamiento coloidal
Las algas, las bacterias y la materia orgánica pueden tener un tamaño coloidal, y estas sustancias coloidales pueden adsorberse en la superficie de la membrana y causar contaminación. Las sustancias coloidales tienen diferentes orígenes y el ensuciamiento de la membrana que producen también es muy diferente. Las sustancias coloidales de procesos no biológicos incluyen sustancias inorgánicas como el limo y la arcilla. La atenuación del flujo de agua causada por ellos a menudo es causada por la contaminación de la capa de la torta del filtro. Por lo general, no se adsorben termodinámicamente e irreversiblemente en la superficie de la membrana; estos tipos de acumulados en la superficie de la membrana. El coloide se elimina fácilmente mediante limpieza hidráulica (como lavado a contracorriente y lavado con aire). Las sustancias coloidales producidas por el metabolismo microbiano a menudo se adsorben permanentemente en la superficie de la membrana, causando contaminación por adsorción irreversible. La contaminación coloide de procesos microbianos se clasifica como contaminación microbiana.

Medidas de control de la contaminación de la membrana

1. Modificación de la superficie de la membrana
La modificación de la superficie de la membrana se puede dividir en modificación física y modificación química. La modificación física incluye la mezcla y la capa superficial. La mezcla es mezclar polímero hidrófilo con material formador de membrana para mejorar la hidrofilia de la membrana; revestimiento de superficie se refiere a la formación de una capa de prerevestimiento funcional en la superficie de la membrana para evitar la adsorción entre el material de la membrana y los componentes en la solución, a fin de mejorar la propiedad anticontaminación de la membrana de separación.

2. pretratamiento de líquido de alimentación
El pretratamiento del líquido de alimentación es cumplir con el estándar de entrada de agua del módulo de membrana (por ejemplo, se requiere que el índice de contaminación de alimentación SDI de la membrana de ósmosis inversa sea inferior a 5). El tratamiento previo se refiere a la adición de una o más sustancias a la solución de alimentación antes de la filtración, lo que cambia las propiedades de la solución de alimentación o soluto. El tratamiento previo incluye el tratamiento químico y el tratamiento físico.
El tratamiento físico generalmente incluye prefiltración y centrifugación para eliminar partículas suspendidas que pueden bloquear los poros de la membrana. El tratamiento químico incluye ajustar el pH de la solución de alimentación para mantener las macromoléculas o contaminantes coloidales lejos del punto isoeléctrico para reducir la tendencia a formar una capa de gel. Los iones divalentes, como Ca2 y Mg2, pueden formar precipitación uniendo la cadena macromolecular, mientras que los iones monovalentes pueden prevenir la precipitación y la contaminación, por el contrario. Por lo tanto, las personas a menudo usan intercambio iónico para eliminar iones multivalentes. El proceso químico también inclUdes precipitación y floculación, o el uso de productos químicos especiales para resistir la contaminación o la esterilización.
Los métodos de limpieza de membrana generalmente se pueden dividir en métodos físicos y métodos químicos. El método físico se refiere al uso de lavado de agua de alto flujo, limpieza mecánica de bolas de esponja, etc. para eliminar contaminantes, y método químico es limpiar la membrana con agentes químicos que no dañan el material de la membrana en sí, pero pueden disolver o reemplazar los contaminantes. Debido a los diferentes materiales de membrana, sistemas de separación, Y las condiciones de funcionamiento, los mecanismos de ensuciamiento de la membrana y las causas de ensuciamiento también son diferentes, hasta ahora no se ha obtenido un método de limpieza adecuado para todos los sistemas. Por lo tanto, es necesario realizar trabajos experimentales para el sistema específico, y para la regeneración de la membrana después de que un sistema está contaminado. Primero, se debe aclarar la resistencia a la contaminación principal y los componentes principales de los contaminantes, y sobre esta base, se debe seleccionar el agente de limpieza apropiado y las condiciones de limpieza correspondientes de manera específica.
En lo que respecta a las membranas inorgánicas, su excelente estabilidad química y alta resistencia mecánica permiten limpiarlas mediante una gama más amplia de métodos de limpieza. En la actualidad, las reglas generales para la limpieza química de las membranas inorgánicas contaminadas son las siguientes: el ácido inorgánico fuerte convierte algunas sustancias insolubles en contaminantes en sustancias solubles; El ácido orgánico elimina principalmente la deposición de sales inorgánicas; El agente complejante puede complejo con Iones inorgánicos en contaminantes para producir sustancias con alta solubilidad, que puede reducir la deposición de sal en la superficie de la membrana y los contaminantes inorgánicos adsorbidos de poros; Los tensioactivos se utilizan principalmente para eliminar contaminantes orgánicos; Los oxidantes fuertes y las bases fuertes son adecuados para eliminar la contaminación del aceite, las proteínas, las algas y otras sustancias biológicas; para el sistema de contaminación como los desechos celulares, el agente de limpieza enzimático se usa a menudo. Para las membranas con una contaminación muy grave, el ácido fuerte y el álcali fuerte generalmente se usan alternativamente para limpiar, y se agregan hipoclorito de sodio y otros oxidantes y tensioactivos.
También es muy importante elegir las condiciones de limpieza adecuadas y el modo de operación. El mismo agente de limpieza, bajo diferentes condiciones de funcionamiento y modos de operación, tiene una gran diferencia en el efecto de limpieza. En el proceso de limpieza de membrana inorgánica, las condiciones de funcionamiento de alta velocidad y baja presión se utilizan a menudo, y algunas veces con retrolavado, para desempeñar el papel de los métodos físicos y recuperar el flujo de la membrana en la máxima medida.
Además de la limpieza química, la resistencia a altas temperaturas de las membranas inorgánicas permite utilizar el llamado método de limpieza térmica para lograr el propósito de la regeneración, especialmente en aplicaciones biológicas y alimentarias, que puede ser esterilizado por vapor o autoclave, etc. Todavía es necesario realizar primero la limpieza química para eliminar los contaminantes. La desinfección y regeneración de la membrana por vapor, etc. puede alcanzar 120 ~ 130 ℃. En este proceso, es necesario prestar atención a la velocidad de calentamiento y enfriamiento no demasiado rápido para evitar daños a la membrana debido al impacto, especialmenteMembrana de cerámica...
Para las membranas inorgánicas que pueden soportar el tratamiento de 250 ℃, la quema a alta temperatura también se puede utilizar para eliminar algunos contaminantes orgánicos, pero se debe prestar atención a los cambios en la estructura de los poros y la morfología de la superficie de la membrana después del calentamiento. Además, este método es más adecuado para los componentes con resistencia a altas temperaturas de los materiales de sellado, de lo contrario, el proceso de tratamiento es complejo y no económico.