Descripción general del sarro de silicato
Los compuestos de sílice son una impureza importante en el agua natural y, a menudo, se disuelven en agua al entrar en contacto con rocas que contienen silicatos y aluminosilicatos. El agua subterránea generalmente contiene más compuestos de sílice que el agua superficial, y el contenido de SiO2 en las fuentes de agua convencionales generalmente<50 mg/L.
En los proyectos de reutilización de aguas residuales industriales (especialmente los sistemas de reutilización de aguas residuales químicas de carbón), el contenido generalmente alto de SiO2 en las aguas residuales conduce fácilmente a la incrustación de silicato en los sistemas de ósmosis inversa, lo que afecta gravemente su vida útil y su funcionamiento estable.
En el actualmente popular campo de descarga cero-en China, las incrustaciones de silicato son uno de los problemas más difíciles de resolver debido a la dificultad para eliminar el SiO2.
Mecanismo de incrustación de silicato
Los sistemas de OI son muy sensibles al contenido de SiO2 porque, en estado saturado, el SiO2 puede polimerizarse en sílice coloidal altamente insoluble, depositándose en la superficie de la membrana y resultando difícil de limpiar. La concentración permitida de SiO2 en la sección de concentrado de RO (Recirculación de aire) depende del producto de solubilidad del SiO2 y se ve muy afectada por la temperatura y el pH del agua.
La solubilidad del SiO2 es directamente proporcional a la temperatura del agua; por ejemplo, la solubilidad es 100 mg/L a 25 grados y 160 mg/L a 40 grados.
La relación entre la solubilidad del SiO2 y el pH:
A un pH de 7 a 8, el SiO2 existe como ácido silícico disuelto, con H2SiO3 y HSiO3- presentes en el agua. A un pH más bajo, existe como una solución de ácido libre o en un estado coloidal de silicato de calcio y magnesio. A un pH más alto, si hay iones de calcio y magnesio presentes en el agua, existe en un estado coloidal de silicato de calcio y magnesio.
Características y peligros de las incrustaciones de silicatos.
El carbonato de calcio tiene una dureza Mohs (el diamante es 10) de 3, el fluoruro de calcio tiene una dureza Mohs de 4 y el silicato tiene una dureza Mohs relacionada con el contenido de agua, que oscila entre 4,5 y 7,5. Las incrustaciones de silicato son las más duras de todos los tipos de incrustaciones.
Una vez que se produce la incrustación de silicato en un sistema de ósmosis inversa, la tasa de desalinización y la tasa de flujo de permeado disminuirán rápidamente, y la tasa de desalinización disminuirá significativamente incluso después de la limpieza química.
La incrustación severa puede causar un rápido aumento en el diferencial de presión e incluso puede provocar que se elimine el filtro de concentrado.
La observación microscópica de membranas muy descamadas revela finos rayones en la superficie de la membrana, lo que indica daño físico irreversible.
Requisitos para SiO2 y otras concentraciones de iones en el agua de alimentación
La concentración de SiO2 en el agua de alimentación de ósmosis inversa se determina basándose en la solubilidad máxima en el lado del concentrado y el factor de concentración, y generalmente es de 20 ppm. Requisitos previos: Oxígeno (OD) < 0,5 mg/L, pH < 6 y concentraciones de iones de hierro y aluminio < 0,05 mg/L, ya que el contenido de iones de hierro y aluminio tiene un impacto significativo en la incrustación de silicato.
La influencia del hierro, aluminio, etc., sobre las incrustaciones de silicatos.
La incrustación de sílice se produce principalmente debido a la presencia de aluminio o hierro en el agua. El hierro y el aluminio reaccionan con el silicio para formar silicatos metálicos insolubles (silicato de aluminio y silicato de hierro). Estos silicatos metálicos alteran la solubilidad del SiO2, acelerando aún más el ensuciamiento de la membrana.
Incluso en concentraciones bajas de silicio (10 ppm), concentraciones de aluminio de 50 ppb pueden degradar el rendimiento del sistema.
Si hay silicona presente, asegúrese de que el agua no contenga aluminio ni hierro y utilice un cartucho de filtro de seguridad de 1 μm, junto con una limpieza preventiva con ácido.
Escala de silicato limpiadora
La limpieza química convencional es en gran medida ineficaz contra las incrustaciones de silicato, mientras que el ácido fluorhídrico es muy eficaz. Incluso a bajas temperaturas y concentraciones, el ácido fluorhídrico muestra un buen poder de disolución de incrustaciones de silicato.
La limpieza química se puede realizar utilizando una mezcla de 0,1% HF y 0,4% HCl, o 0,1% NaF y 0,4% HCl.
Nota:
(1) La concentración de la solución limpiadora debe ajustarse según el grado real de suciedad. Se recomienda realizar una limpieza de prueba para determinar la concentración adecuada.
(2) El ácido fluorhídrico es extremadamente corrosivo. La inhalación de sus vapores o el contacto con la piel puede provocar quemaduras de difícil curación. Se estima que la ingestión de 1,5 g de ácido fluorhídrico puede provocar la muerte inmediata. La inhalación de altas concentraciones de niebla de ácido fluorhídrico puede causar bronquitis y edema pulmonar hemorrágico. También puede absorberse a través de la piel y provocar una intoxicación grave. Por lo tanto, se deben tomar medidas de protección durante la limpieza química y la operación debe ser realizada por personal calificado.
Prevención de la incrustación de silicato
(1) Controlar la concentración de SiO2 en el agua de alimentación y la tasa de recuperación del sistema de ósmosis inversa para reducir la concentración de SiO2 en el concentrado y evitar que exceda el producto de solubilidad es el método principal para evitar la incrustación de SiO2;
(2) La adopción de procesos de pretratamiento mejorados o mejorados, como el ablandamiento con cal, puede reducir el SiO2 en el agua de alimentación en un 50 %, o la adición de óxido de magnesio o aluminato de sodio durante el pretratamiento de ablandamiento con cal-carbonato de sodio para reducir la concentración de SiO2 en el agua de alimentación;
(3) Aumentar adecuadamente la temperatura del agua (pero sin exceder los límites especificados). (4) Aumentar adecuadamente el pH del afluente ayuda a aumentar la solubilidad del SiO2 y ralentizar la incrustación de silicato;
(5) Agregar un inhibidor de incrustaciones específicamente para las incrustaciones de sílice durante el pretratamiento. La concentración máxima permitida de SiO2 en el lado del concentrado varía según el inhibidor de incrustaciones. Consulte con el fabricante del inhibidor de incrustaciones para obtener más detalles;
(6) La sílice coloidal se puede eliminar mediante adsorción con una resina de intercambio aniónico fuertemente básica o utilizando una membrana de ultrafiltración con un peso molecular reducido a menos de 10.000.
