La separación por membranas no solo es un eslabón importante en el proceso de producción química, sino también un medio importante para separar materiales líquidos. La precisión y la eficiencia de la separación son bases importantes para evaluar el proceso de separación por membrana. La membrana cerámica es una membrana de separación inorgánica con función de separación hecha de material cerámico como medio. Es esencialmente una cerámica porosa con alta porosidad abierta y tiene varias formas estructurales, como tubulares y de placas. Los materiales de las membranas cerámicas incluyen principalmente alúmina, titanato de aluminio, cordierita, circonio, carburo de silicio, etc., y los productos comunes en el mercado están hechos principalmente de alúmina. Sin embargo, las membranas cerámicas de alúmina tienen poca resistencia al choque térmico, las membranas cerámicas de cordierita no son resistentes a la corrosión-a altas temperaturas, las membranas cerámicas de titanato de aluminio tienen baja resistencia y son fáciles de descomponer a altas temperaturas, y las membranas cerámicas de óxido de circonio son propensas a la inestabilidad y al agrietamiento. Estos defectos limitan la promoción y el uso de membranas cerámicas de óxido en condiciones duras como altas temperaturas, ácidos fuertes y álcalis fuertes.
Las membranas tubulares de ultrafiltración de carburo de silicio tienen un gran flujo, resistencia a la corrosión y son fáciles de regenerar. Por lo tanto, se les conoce como los materiales de separación de membranas más ideales.
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Tipos comunes de contaminación y sus correspondientes soluciones.
| Tipo de incrustación | Causas típicas | Medidas de Prevención y Control | Protocolo de limpieza |
|---|---|---|---|
| Escalado inorgánico | Deposición de iones de calcio y magnesio, óxidos de hierro y manganeso, que se producen principalmente en agua de alta-dureza | Realizar el proceso de ablandamiento previo-al tratamiento, controlar el pH de funcionamiento; optimizar la velocidad del flujo cruzado-para mejorar el lavado de la superficie de la membrana | Circule y remoje con una solución de ácido cítrico/ácido oxálico al 1 %-2 % durante 2 a 4 horas. |
| Incrustaciones orgánicas | Adsorción de ácido húmico, proteínas y aceites, que se produce principalmente en alimentos y aguas residuales de impresión y teñido. | Agregue PAC/PAM para el pre-tratamiento de coagulación; realizar un retrolavado regular para reducir la adhesión de contaminantes | Limpieza alcalina con una solución mixta de 500 a 1000 mg/L de hipoclorito de sodio e hidróxido de sodio al 0,5 %. |
| Incrustaciones biológicas | Crecimiento microbiano y formación de biopelículas, que ocurren principalmente bajo una temperatura del agua de 20 a 35 grados. | Dosificar bactericidas (hipoclorito de sodio, dióxido de cloro) con regularidad; controlar la concentración de OD del afluente | Remojar con una solución de hipoclorito de sodio de 2000 mg/L durante 4 a 6 horas, combinado con limpieza ultrasónica |
Mito: El uso frecuente de limpieza química de alta-intensidad provoca el envejecimiento del material de la membrana; Solución: priorizar el control de la contaminación optimizando los parámetros operativos (como aumentar-la velocidad del flujo cruzado y acortar el ciclo de retrolavado) y utilizar limpieza química como método complementario.
Problemas de instalación y puesta en marcha-
Fuga después de la instalación del módulo de membrana: ¿Cómo solucionar y resolver problemas?
Problema: Fugas en la tapa del extremo del módulo de membrana, en las conexiones de brida y en las interfaces del tubo de la membrana, lo que provoca una disminución de la calidad del agua permeada y fluctuaciones de presión del sistema.
Causas: envejecimiento o rayones en los sellos (anillos tóricos, juntas) durante la instalación; par de apriete desigual de la tapa del extremo, lo que resulta en una tensión desequilibrada en la superficie de sellado; desalineación en la interfaz del tubo de la membrana y la placa del tubo, creando espacios; impurezas que quedan en la superficie de sellado después de la conexión de la brida.
Soluciones: Retire la tapa del extremo, inspeccione el estado de los sellos, reemplace inmediatamente los sellos viejos o dañados, aplique aceite de silicona para lubricación antes de la instalación; use una llave dinamométrica para apretar uniformemente los pernos de la tapa del extremo, asegurando una fuerza circunferencial constante; limpie la escoria de soldadura, los residuos y otras impurezas de la superficie de sellado; instale juntas flexibles en las conexiones de bridas; Realice una prueba de presión después de la instalación (presión 1,2 veces la presión de funcionamiento nominal, mantenida durante 30 minutos) y solo ponga el sistema en funcionamiento después de confirmar que no hay fugas.
¿Por qué el flujo del sistema es significativamente menor que el valor de diseño después del inicio?
Análisis de la causa: El líquido protector residual dentro del tubo de la membrana no se enjuagó completamente durante la instalación, obstruyendo los poros de la membrana; la temperatura del agua de entrada era demasiado baja (el flujo disminuye entre un 3 % y un 5 % por cada descenso de 1 grado en la temperatura); la presión del agua de entrada no alcanzó el valor nominal; El proceso de pretratamiento falló, lo que provocó que los sólidos en suspensión obstruyeran la superficie de la membrana.
Soluciones: Antes de la puesta en marcha, lave el módulo de membrana con agua limpia hasta que el agua producida esté libre de espuma y olor; ajustar la temperatura del agua de entrada al rango apropiado para el material de la membrana; aumente gradualmente la presión del agua de entrada hasta el valor nominal (evite aumentos repentinos de presión-alta); verifique el pre-filtro (se recomienda una precisión de 50 μm) y reemplace el elemento filtrante rápidamente para interceptar partículas grandes de impurezas.
Problemas de mantenimiento y limpieza
¿Por qué el fundente no se recupera después de la limpieza química?
Análisis de causa: Selección inadecuada de agente de limpieza (p. ej., uso de ácido fuerte para limpiar incrustaciones orgánicas); concentración de agente o tiempo de limpieza insuficientes; incrustaciones mixtas (inorgánicas + orgánicas), que hacen que una única solución de limpieza sea ineficaz; envejecimiento del material de la membrana y deformación de los poros.
Soluciones: Determinar el tipo de incrustaciones mediante análisis de calidad del agua y seleccionar agentes de limpieza adecuados (ácido para incrustaciones inorgánicas, álcali + oxidante para incrustaciones orgánicas, bactericida para incrustaciones biológicas); aumentar la concentración del agente a un rango razonable (p. ej., 0,5%~1% NaOH para limpieza con álcali, 1%~2% de ácido cítrico para limpieza con ácido); extienda el tiempo de remojo a 4 ~ 8 horas; utilizar un esquema de limpieza combinado de "limpieza con álcali → limpieza con agua → limpieza con ácido → limpieza con agua"; si la membrana ha estado en funcionamiento por más de 3 años (membranas orgánicas) o 5 años (membranas cerámicas), se recomienda reemplazar el módulo de membranas.
¿Cómo mantener los módulos de membrana después de-inactividad prolongada?
Apagado-a corto plazo (dentro de 7 días): enjuague el módulo de membrana con agua limpia, drene la solución de alimentación de los tubos de la membrana, mantenga el módulo de membrana húmedo, cierre las válvulas de entrada y salida y evite la luz solar directa.
Apagado-a largo plazo (más de 7 días): haga circular y limpie el módulo de membrana con una solución de hipoclorito de sodio al 0,5%~1%, luego enjuague con agua limpia hasta que esté neutral; luego llene los tubos de membrana con una solución de bisulfito de sodio al 0,5% (solución protectora), séllelos y guárdelos para evitar el crecimiento microbiano y la oxidación del material de la membrana; cambie la solución protectora periódicamente (mensualmente) y compruebe el estado del módulo de membrana.
Concepto erróneo común: no limpiar antes-de un apagado prolongado provoca que se acumulen contaminantes en los poros de la membrana, lo que impide la recuperación del flujo al reiniciar;
Solución: Siga estrictamente los procedimientos de mantenimiento para evitar el almacenamiento "seco" o "sucio" del módulo de membrana.
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