Ters ozmoz (RO) membranları su arıtmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ozmotik basıncın üstesinden gelmek için konsantre besleme suyu tarafına harici basınç uygulayarak, çözücünün seyreltik tarafa geçmesine izin vererek solvent ve çözünen maddenin ayrılmasını sağlarlar. RO operasyonu sırasında, konsantrasyon polarizasyonu ve membran kirlenmesi kaçınılmazdır, kirlenme birincil faktör membran performansını ve servis ömrünü sınırlamaktadır.
RO membranlar besleme suyunu idare ederken, çeşitli kirleticilere maruz kalırlar. Zamanla, bu kaçınılmaz olarak tıkanmaya ve kirlenmeye yol açar, su akısında bir düşüşe, azaltılmış tedavi kapasitesine, daha düşük tuz reddi ve iyileşme oranlarına ve kısaltılmış membran ömrüne neden olur.
Kirlenme türleri
RO membran kirletme genellikle fiziksel kirlenme, kimyasal kirlenme ve biyolojik kirlenme olarak kategorize edilebilir.
Fiziksel kirlenme:
Membran yüzeyi üzerinde biriken ve membran gözeneklerini bloke eden besleme suyunda asılı katılar ve kolloidal partiküllerin (örn. Silika) neden olduğu.
Kimyasal Kirlenme:
Membran gözeneklerine veya içine adsorbe edilen inorganik ve organik bileşiklerin neden olduğu.
- İnorganik kirlenme: esas olarak metallerden ve metal oksitlerden veya kalsiyum tuzları, baryum tuzları ve magnezyum tuzları gibi az miktarda çözünür tuzlardan.
- Organik kirlenme: Hümik asitler, proteinler, karbonhidratlar ve membran yüzeyinde bir film oluşturan diğer organik maddelerin neden olduğu.
Biyolojik kirlenme
Mantarlar, kalıplar ve algler gibi mikroorganizmaların büyümesi ve çoğaltılmasından kaynaklanmaktadır. Mikroorganizmalar membran yüzeyine yerleşebilir, bir jel tabakası oluşturmak için organik maddeyi serbest bırakabilir ve inorganik bileşiklerin kristalleşmesini ve organik maddenin yapışmasını teşvik eden maddeler salgılar. Bu genellikle kombine organik - inorganik kirlenmenin oluşumunu hızlandırır.
Kirlenmenin nedenleri
Kirlenme oluşumu, besleme suyu kalitesi ve çalışma koşulları ile yakından ilişkilidir ve esas olarak aşağıdakilerden etkilenir:
- Besleme suyunun iyon konsantrasyonu, pH ve sıcaklığı
- Kirletici maddelerin birikmesi: Çoğu besleme suyu membrandan ürün suyu tarafına nüfuz ettiğinden, geri kalan konsantre akış, kirleticilerin membran yüzeyine adsorpsiyonunu ve birikmesini kolaylaştırır.
- Konsantrasyon kutuplaşması: Çalışma sırasında, membran yüzeyinin yakınındaki çözünen konsantrasyon artar ve bir konsantrasyon gradyanı ve sınır tabakası oluşturur. Lokal konsantrasyonlar çözünürlük sınırlarını aştığında, yağış meydana gelir, su geçişini bloke eder ve akıyı azaltır.
Kirlenme erken aşamalarında ele alınmazsa, önemli ve sıklıkla geri döndürülemez membran performans bozulmasına yol açabilir.
Kirlenme ilerlemesi ve dağıtım özellikleri
Kirlenme işlemi tipik olarak bu diziyi izler:
- Organik madde önce membran yüzeyinde birikintiler.
- Besleme suyu daha konsantre hale geldikçe, inorganik bileşikler organik tabakanın üstünde çökelir ve organik -inorganik kompozit kirlenme oluşturur.
- Biyolojik kirlenme daha da gelişebilir, tıkanıklığı şiddetlendirebilir.
Kirlenme dağılımı genellikle farklı desenler gösterir:
- Kurşun öğeleri (giriş bölümü): Organik kirlenmeye, metal oksit kirlenmeye ve kolloidal kirlenmeye daha yatkın.
- Kuyruk Elemanları (çıkış bölümü): Ölçeklendirme ve silika birikimi yaşama olasılığı daha yüksektir.
Ek olarak, membran elemanlarının tasarımı, malzemeleri ve üretim süreci, kirlenmenin nasıl geliştiğini etkileyebilir.
