Pregunta al Experto en Membranas

Haz una pregunta
Nombre
Email
Pregunta

Las membranas de OI deben limpiarse con químicos limpiadores de alto y bajo pH. La limpieza con alto pH debe realizarse siempre primero para eliminar las impurezas biológicas u orgánicas, que contienen grupos funcionales carboxílicos. Estos ácidos débiles ganan una carga aniónica a pH alto, permitiéndoles dispersarse. Los productos químicos de limpieza de alto pH quitan el calcio que une las impurezas y los biofilms entre sí y con la superficie de la membrana. Productos como NaOH son sólo ligeramente eficaces debido a su incapacidad para eliminar el puente de calcio. El uso de ácido cítrico se recomienda antes de la limpieza de alto pH por algunas empresas, debido a sus propiedades quelantes. Recomendamos fuertemente contra esta práctica - los foulants orgánicos pierden su carga aniónica si una limpieza de bajo pH se realiza primero, y puede terminar encima de ser compactado en la membrana.

Los resultados de la limpieza serán mejores si cada etapa se limpia individualmente. Esto permitirá la máxima velocidad de flujo durante la limpieza. Si ambas etapas de un sistema con una matriz 2: 1 se limpian simultáneamente, cada recipiente de presión en la segunda etapa recibirá el doble de la velocidad de flujo como la primera etapa. Esto ocasionaría que las membranas en la segunda etapa se telescopee si los elementos de la primera etapa se limpian a una velocidad de flujo óptima. Alternativamente, basando la velocidad de flujo en la segunda etapa, las membranas de la primera etapa no recibirían el lavado superficial suficiente.

Al realizar una limpieza, el primer 20% de la solución limpiadora se vierte a través de las membranas directamente para drenar, en lugar de circular. Esto evitará la contaminación de la solución de limpieza con suciedades sueltas y grandes sólidos en suspensión. La solución restante se hace circular a través del sistema mientras se vigila cuidadosamente la diferencia de presión (dP). DP no debe exceder 10 PSI (0,69 bar) por elemento de membrana.

Cada 30 - 60 minutos, la circulación se puede detener para permitir que las membranas se "remojen" durante aproximadamente 30 - 60 minutos. La circulación debe entonces ser comenzada otra vez para quitar el desagregado foulant y para traer el producto químico fresco de la limpieza a la superficie de la membrana. El pH debe ser revisado cada 15 minutos durante la circulación. Si el pH de la solución de limpieza ha cambiado, se debe agregar más químico limpiador para ajustar el pH de nuevo al rango deseado.

El remojo y la circulación pueden repetirse alternativamente hasta que se complete la limpieza. Se determina que la limpieza está completa cuando el pH se estabiliza.

Una limpieza de alto pH se realiza generalmente a un pH de 11 - 12 usando un producto químico de limpieza como AWC C-236 para sílice, AWC C-237 para biofouling o AWC C-227 para orgánicos pesados ​​fouling. Se añade más producto químico durante la limpieza cada vez que el pH caiga por debajo de 11. Si la solución se vuelve muy oscura o turbia, se debe drenar y se debe preparar una nueva solución de limpieza.

Se debe realizar una limpieza a pH bajo a un pH de 2 - 3 usando AWC C-234 o AWC C-235 (libre de fósforo). Si el pH de la solución de limpieza aumenta por encima de 3 en cualquier momento durante la limpieza, se debe agregar más producto químico de limpieza para reducir el pH a su rango objetivo de 2 - 3.

 

Sí, los virus son sustancialmente removidos por membranas de ósmosis inversa. Sin embargo, estudios realizados han mostrado una eficacia variable de la eliminación viral, variando desde LRV (Log Removal Value) de 2 (rechazo 99%) hasta un LRV de 5.9 (rechazo 99.99987%). Esto se cree que es el resultado de imperfecciones en las membranas. También puede ser provocado por daños mecánicos o químicos los cuales pueden resultar en una pérdida de rechazo de sales.

En un artículo titulado "Eliminación de sustitutos virales biológicos y no-biológicos por elementos de membrana en espiral de ósmosis inversa con integridad intacta y comprometida", los autores encontraron una correlación entre el rechazo de los virus y el rechazo del cloruro de sodio, donde un aumento en el paso de sales indicaría un incremento en el paso de virus a través de la membrana. El documento se puede encontrar en el siguiente enlace:

http://people.ce.gatech.edu/~jkim/documents/WR%202004%20%5BVirus%20Transport%20through%20RO%5D

A-102 Plus puede manejar hasta un 300% de saturación de sulfato de calcio en el lado de la salmuera. La saturación de CaSO4 variará de acuerdo con las concentraciones de calcio y sulfatos disueltos, temperatura y salinidad.

Si ya tiene altos niveles de sulfato, evite o minimice la dosificación de ácido sulfúrico porque éste agregará a los iones disueltos de SO4= en su agua de alimentación.

Para las saturaciones de sulfato de calcio> 300%, debe usarse un anti-incrustante especializado para CaSO4. El AWC A-104 puede controlar el sulfato de calcio a saturaciones tan altas como 600%.

Cuando se calcula la dosificación anti-incrustante, se debe considerar la inhibición de todas las incrustaciones. Los potenciales de incrustación que pueden formarse son:

Carbonato de Calcio
Fosfato de Calcio
Fluoruro de Calcio
Sulfato de Calcio
Sulfato de Bario
Sulfato de Estroncio
Hidróxidos metálicos (hierro, aluminio)
Incrustaciones de silicato

La dureza cálcica por sí sola no puede usarse para determinar la tendencia de incrustación, ya que tiene que combinarse con un anión para formar una incrustación. Con el fin de calcular la dosificación de anti-incrustante, tiene que realizarse un completo análisis de agua que contenga los siguientes parámetros:

Cationes:
Ca, Mg, Ba, Sr, Fe, Al, Mn, Na

Aniones:
Alcalinidad, SO4, F, PO4, SiO2

Otra Información requerida:
pH del agua de alimentación (medido en la recolección en el sitio), temperatura del agua de alimentación (medida en la recolección en el sitio), % de recuperación, rechazo de sales de la membrana (disponible en la hoja de especificación de la membrana) y configuración del sistema (# de etapas, # vasos de presión/etapa).

Una vez que toda la información anterior está disponible, el potencial de incrustación puede ser calculado por su proveedor de anti-incrustantes, y el apropiado anti-incrustante puede ser seleccionado con una correspondiente dosificación.

El cloro dañará irreversiblemente una membrana OI de poliamida, y como tal, no se puede permitir que cloro residual entre en contacto con la membrana. Esto significa que una vez que declorine, las bacterias sobrevivientes una vez más florecerán, y las bacterias muertas estarán disponibles como fuentes de carbón asimilable para las sobrevivientes. Muchos de los componentes del existente TOC también se desglosarán en AOC (carbono orgánico Asimilable). Estos también se convertirán en una fuente de carbono para el aumento de las poblaciones biológicas y una biomasa resultante. Esto es especialmente un problema con agua de mar la cual tiene un muy alto contenido de orgánicos. Además, las bacterias muertas son sólidos suspendidos y son tan propensas a ensuciar las membranas de agua de mar como cualquier otro orgánico insoluble.

El uso de productos químicos de decloración como el bisulfito también es complicado, porque la sobredosificación eliminará el oxígeno disuelto, dando como resultado un ambiente anaeróbico que puede estimular el crecimiento de ciertos formadores de slime tales como las bacterias sulfato reductoras. Los filtros de carbón no son mucho mejores, ya que se convierten en un criadero por adsorber orgánicos y proporcionar un suministro de AOC a las bacterias sobrevivientes en el agua declorada.

Muchos sistemas OI de aguas residuales de reúso inyectan cloro en su agua de alimentación que ya contiene altos niveles de amoníaco. Esto produce cloraminas que son seguras para el contacto directo con la membrana hasta 5 ppm como cloro combinado. Esto da la ventaja de mantener un entorno bioestático en todo el sistema de membrana. Sin embargo, si usted no tiene ya el amoníaco en el agua, esto sería arriesgado - cualquier avería que conduce a una pérdida de la dosificación del sulfato de amonio daría lugar a daño irreversible a sus membranas. El uso de cloraminas en sistemas de agua de mar no es viable debido a que las sales de bromuro en el agua de mar formarán bromaminas que pueden dañar membranas de poliamida.

En la mayoría de los casos, es mejor evitar la cloración, ya que es más probable que aumente los problemas de biofouling. La dosificación de los biocidas no oxidantes tales como DBNPA es generalmente una mejor solución para desinfectar las membranas sobre una base periódica para extender los tiempos entre las limpiezas. El lavado con permeado antes de cada apagado y / o cada 12 horas también puede ayudar a reducir la frecuencia de limpieza.

El uso de ácido cítrico es muy costoso. Si la fuente de agua contiene oxígeno, ha sido expuesta a oxidantes, o se han utilizado coagulantes base férrico, el hierro estará en el estado férrico y puede típicamente ser controlado dosificando ácido sulfúrico para reducir el pH a ~ 6 y dosificando anti-incrustante.

Si el agua no contiene oxígeno disuelto, la mayor parte del hierro estará en estado ferroso. Los iones ferrosos son extremadamente solubles y fácilmente controlables por la mayoría de los anti-incrustantes sin ácido. Sin embargo, en muchos casos, estará presente algo de oxígeno soluble. Sólo se necesitan 0.1 ppm de oxígeno disuelto para oxidar 0.7 ppm de iones ferrosos al estado férrico.

Fe2+ + ¼ O2 + H+ == Fe3+ + ½ H2O

Cuando la fuente de agua es de un acuífero profundo, asumimos condiciones anaeróbicas donde todo el hierro estará en el estado ferroso (siempre y cuando el agua vaya directamente a la RO sin tanques de retención y sin dosificación de cloro u otros oxidantes). Cuando la fuente de agua es de un acuífero superficial, el oxígeno estará presente y se puede suponer que el hierro está en el estado férrico.

El hierro férrico puede ser controlado en cierta medida utilizando anti-incrustante sin reducción del pH, pero la demanda anti-incrustante llega a ser significativa; los anti-incrustantes tienen una más alta afinidad a los hidróxidos metálicos trivalentes que a otras superficies. Ellos se adsorberán por lo tanto preferiblemente a hidróxido férrico coloidal mientras permiten que el carbonato de calcio y otras sales escasamente solubles se precipiten y formen incrustaciones sobre la superficie de la membrana.

Algunas plantas más pequeñas usan filtros verdes para el control del hierro y son muy eficaces; las concentraciones de hierro son típicamente reducidas por debajo de 0.1 ppm. Pero ellos son un gasto de capital significativo, requieren una gran huella, y ellos requieren mantenimiento para operar eficientemente.

El meta-bisulfito de sodio (SMBS) no es un desinfectante. Cuando se usa en altas dosificaciones, es un eliminador de oxígeno y muchas bacterias formadoras de biofilm son anaeróbicas, haciendo inútil la depuración de oxígeno. Sin embargo, SMBS previene el crecimiento de hongos en las membranas cuando es usado como una solución de almacenamiento.

Este es un problema muy común y no hay una sola solución. Algunos sólidos suspendidos consisten en materia orgánica natural (NOM) o bacterias muertas, y pueden ser eliminadas realizando una limpieza de alto pH. Otros sólidos suspendidos (tales como piedra caliza, dolomita, fosforita, hidróxidos metálicos) son solubles en ácido y pueden eliminarse mediante limpieza a pH bajo.

Los sólidos suspendidos que están hechos de aluminosilicatos cristalinos tales como sedimentos y arcillas son insolubles en agua. El uso de un eficaz limpiador químico de alto pH con dispersantes puede ayudar a eliminar sedimentos y arcillas, siempre y cuando sean lo suficientemente pequeños para pasar a través de los canales de alimentación. Sin embargo, si son partículas grandes que están alojadas en los canales de alimentación, entonces puede ser necesaria la limpieza usando flujo inverso (es decir, circular en la dirección del concentrado a la alimentación). Cuando limpie usando flujo inverso, nunca exceda 2/3 del flujo máximo permitido recomendado por su fabricante de membrana.

Un químico limpiador que ha demostrado ser extremadamente eficaz en la dispersión de sedimentos y arcillas en sistemas OI de agua salobre es el AWC C-237. Para las plantas de agua de mar donde el ensuciamiento de la membrana tiende a consistir en una combinación de ensuciamiento biológico y orgánico pesado, además de limos y arcillas, recomendamos el AWC C-227.

Q: Estamos preocupad os por los niveles de oxígeno disuelto en el concentrado que se deposita nuevamente en el mar ...

El sulfito de sodio y el meta-bisulfito de sodio funcionan muy bien para la decloración a una relación estequiométrica de 1: 1

SO32- + HOCl → SO42- + Cl- + H+

HSO3- + HOCl → SO42- + Cl- + 2H+

Esto funciona en aproximadamente 1.5 ppm de bisulfito de sodio - a 1 ppm de hipoclorito (activo) en masa, y típicamente un ligero exceso es usado para aumentar la velocidad de reacción. Si utiliza meta-bisulfito de sodio, la proporción es de aproximadamente 1,35 ppm a 1 ppm de hipoclorito activo en masa (cuando se calcula la cantidad requerida como polvo) - el polvo de meta-bisulfito sódico se hidroliza hasta bisulfito cuando se disuelve en agua:

Na2S2O5 + H2O → 2HSO3- + 2Na+

El exceso de sulfito eliminará el oxígeno disuelto - sin embargo, la solubilidad del oxígeno es inversamente proporcional a la temperatura, por lo que habrá poco impacto en el agua fría si usted sobredosifica ligeramente el sulfito.

El peróxido de hidrógeno reacciona con cloro libre a un pH> 7 y típicamente requiere una relación de masa de 0,5 ppm: 1 ppm para la decloración, pero aumentará sustancialmente el DO. Dado que usted está utilizando esto con el agua de mar, el peróxido será consumido substancialmente por los productos orgánicos y un exceso substancial será requerido. El peróxido no parecería un método eficiente para su aplicación.

Otra cuestión que viene a la mente es que el agua de mar contiene sales de bromuro, algunas de las cuales reaccionarán para formar ácido hipo bromoso con la adición de hipoclorito. Los sulfitos reducen tanto el cloro como el bromo, desactivándolos así. Por el contrario, las sales de bromuro sin reaccionar reaccionarían con el peróxido para formar ácido hipo bromoso, de modo que incluso si el peróxido fuera un declorador efectivo en el agua de mar, su uso podría crear un nuevo problema.n nuevo problema.

Hay dos síntomas principales que normalmente asociamos con daño a la membrana:

1. Aumento de la conductividad del permeado acoplado sin una pérdida de productividad, o en casos extremos, con un aumento de la productividad - esto podría indicar delaminación o daño químico. El sondeo de membrana puede determinar si este aumento de la conductividad del permeado es simplemente debido a fugas en los inter-conectores del tubo de permeado (O-ring dañado).

2. Aumento de la presión diferencial (ΔP) en ambas etapas sin una pérdida de productividad - esto indica típicamente la formación de un "globo" o una “bolsa” en la membrana que ocurre durante el apagado del sistema como resultado de una excesiva contrapresión de permeado. Esto causa que la membrana se estire fuera de forma y la membrana ahora deformada se introduce en los canales de alimentación, impidiendo el flujo y creando pérdidas de presión.

Si el aumento de ΔP es sólo en la segunda etapa, y una autopsia de membrana determina que la “bolsa” formada en la membrana está solamente en el último elemento, por lo general es una indicación que una válvula de permeado fue cerrada durante la limpieza de la membrana. En tal caso, se encontrará que la peor deformación de la membrana es cerca del extremo del concentrado.

Una prueba de colorante presurizado en la membrana seguida por la autopsia de membrana puede determinar adicionalmente la causa del daño mediante la coloración del lado del permeado en áreas de la membrana donde un daño se ha producido. La ubicación y el patrón de las manchas ofrecen pistas sobre la naturaleza y la causa del daño de la membrana.

Para ejemplos, por favor vea el blog titulado Autopsia de Membrana: Daño por Contrapresión de Permeado en https://www.membranechemicals.com/membrane-autopsy-damage-from-permeate-backpressure/

Water Treatment Encyclopedia

  • Activated Carbon Filters

    Filtration Theory:For thousands of years filtration has been used to reduce the level of dirt, rust, suspended matter and other impurities from water. This is achieved by passing the…
  • Activated Sludge Process

    Activated sludge process is a process for treating sewage and waste water commonly referred as effluent using bacteria (to degrade the biodegradable organics) and air (Oxygen for respiration). Activated sludge refers to a…
  • Advanced Oxidation Processes

    Advanced oxidation processes (abbreviation: AOPs), in a broad sense, refers to a set of chemical treatment procedures designed to remove organic (and sometimes inorganic) materials in water and waste…
  • Aerobic Treatment Package

    Aerobic Treatment Packages for Untreated Water Definitions: Wastewater : water polluted by a mixture of all sorts of inorganic (sand, clay, salts) and organic (proteins, sugars, oils and fats) components;Some…
  • Anaerobic System

    Anaerobic treatment differs from conventional aerobic treatment in that no aeration is applied. The absence of oxygen leads to controlled anaerobic conversions of organic pollutants to carbondioxide and methane,…

Case Studies

The Impact of Ferrous Ion Oxidation on Silica Scaling in RO Systems

Controlling Aluminum Silicate Formation in Membrane Separation Processes

An Evaluation of Corrosion Control Additives for Potable RO Permeate

A Relationship Between Phosphate Scales and Silica Fouling in WasteWater RO Membrane Systems

Excessive Sulfuric Acid Dosing Resulting in Irreversible Scale Formation

Optimizing Scale Inhibition Costs in Reverse Osmosis Desalination Plants