Una de las preguntas más comunes que hacen los operadores de plantas de RO es: “¿Qué Anti-incrustante necesitamos para controlar los altos niveles de sílice en los sistemas de RO?”
Hay muchas creencias equivocadas sobre cómo controlar la sílice. Algunas personas recomiendan operar a un pH de 8 (el punto de solubilidad más baja para la sílice amorfa) porque han escuchado que la sílice es más soluble a un pH más alto. Muchos otros tienen historias sobre cómo operaron con éxito con agua que tenía 300 ppm de sílice mediante el uso de un Anti-incrustante de sílice u otro. Pero pocos se dan cuenta de que la incrustación de sílice depende de muchos factores que incluyen el pH, la temperatura, el contenido de cationes divalentes (Ca, Mg, Fe) y el contenido de aniones divalentes (CO3, SO4). Entonces, el hecho de que un anti-incrustante haya tenido éxito en un lugar que tenía 300 ppm de sílice no significa que tenga éxito en otros lugares, a menos que tengan una química del agua en general similar.
Escama de sílice en la superficie de la membrana RO
La sílice ensucia las membranas de ósmosis inversa al polimerizar en cadenas más largas que forman una sustancia amorfa similar a un gel. Los constituyentes en el agua realmente determinarán si esos polímeros de sílice permanecen en suspensión y salen en la corriente de concentrado, o si crecen en grandes redes que se depositan en la membrana. Los cationes polivalentes (múltiples cargas positivas) como el calcio o el magnesio pueden aumentar la velocidad y el alcance de la polimerización de sílice. Incluso los cationes monovalentes (carga positiva única) como el sodio, cuando están presentes en altas concentraciones, aumentarán la polimerización de sílice. Los sulfatos, por otro lado, parecen hacer que la sílice sea más soluble, posiblemente porque son aniónicos (carga negativa) y complejan (atan) los cationes que actúan como catalizadores. Otra teoría es que los sulfatos interactúan con el ácido silícico para formar un complejo sulfato-sílice que es más soluble.
La sílice soluble existe como un ácido débil, por lo que cuanto mayor sea el pH, más sílice existirá como iones aniónicos. En agua desionizada, esto hace que la sílice sea más soluble al aumentar el pH, ya que los iones de sílice se repelen entre sí y ya no pueden polimerizar. Cuando hay iones cargados positivamente en el agua, como sodio o calcio, la repulsión entre las moléculas de sílice se reduce para que puedan polimerizarse significativamente incluso a un pH alto (ver gráfico).
Referencia: B. Hamrouni, M. Dhahbi, Aspectos analíticos de sílice en aguas salinas – aplicación a la desalinización de aguas salobres, Desalinización 136 (2001) 225-232.
Los constituyentes que tienen el mayor impacto en el ensuciamiento de sílice de las membranas de RO son aquellos que forman sales de hidróxido. Estos incluyen hidróxido férrico, hidróxido de aluminio y la mayoría de las sales de fosfato (fosfato de calcio, hidroxifosfato férrico, hidroxifosfato de aluminio, etc.) (consulte el documento “Una relación entre el fosfato de calcio y la incrustación de sílice en los sistemas de aguas residuales y RO”). La sílice es altamente atraída por los hidróxidos, por lo que cuando las sales de hidróxido precipitan en la membrana, actúan como anclajes para los polímeros de sílice que de otro modo podrían haber salido de la membrana en la corriente de concentrado. La sílice interactúa de manera diferente con el aluminio, ya que puede interactuar con el aluminio tetraédrico soluble que es soluble a un pH alto, para formar sales de silicato de aluminio como el silicato de aluminio y calcio y el silicato de sodio y aluminio. Por lo tanto, la sílice se vuelve extremadamente insoluble en presencia de sales de silicatos de aluminio y aluminio de un sustrato para el escalado de sílice.
Los polímeros de sílice se adsorben sobre superficies que contienen hidróxido, como las sales de fosfato.
Entonces, en respuesta a la pregunta, “¿Qué Anti-incrustante necesitamos para prevenir la incrustación de sílice en los sistemas de RO con alto contenido de sílice?”, Los estudios de AWC han demostrado que ningún Anti-incrustante será efectivo en todas las situaciones. El Anti-incrustante debe seleccionarse en base a un análisis completo del agua; pH, temperatura, TDS, especies catiónicas y especies aniónicas deben ser consideradas. Un Anti-incrustante de sílice que no pueda inhibir el hidróxido de hierro no será efectivo para inhibir la incrustación de sílice en presencia de iones férricos. Del mismo modo, un anti-incrustante de sílice utilizado en agua con un alto potencial de escala de fosfato no funcionará si es incapaz de inhibir el fosfato de calcio. Un Anti-incrustante que sea efectivo para el control del silicato de aluminio puede no ser necesariamente efectivo para inhibir la incrustación de sílice inducida por hidróxido férrico o hidroxifosfato férrico. Cada situación requiere que su propia solución personalizada sea diseñada por un experto en química del agua que se adapte a sus necesidades individuales.
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