Yleiskatsaus silikaattihilseitykseen
Piidioksidiyhdisteet ovat suuri luonnonveden epäpuhtaus, ja ne liukenevat usein veteen joutuessaan kosketuksiin silikaatteja ja alumiinisilikaatteja sisältävien kivien kanssa. Pohjavesi sisältää yleensä enemmän piidioksidiyhdisteitä kuin pintavesi, SiO2-pitoisuus tyypillisesti tavanomaisissa vesilähteissä<50 mg/L.
Teollisuuden jäteveden uudelleenkäyttöprojekteissa (erityisesti kivihiilen kemiallisissa jäteveden uudelleenkäyttöjärjestelmissä) jäteveden yleisesti korkea SiO2-pitoisuus johtaa helposti silikaattihilseilyyn käänteisosmoosijärjestelmissä, mikä vaikuttaa vakavasti niiden käyttöikään ja vakaaseen toimintaan.
Tällä hetkellä Kiinassa suositulla nolla{0}}purkausalueella silikaattihilseily on yksi vaikeimmin ratkaistavista ongelmista, koska SiO2:n poistaminen on vaikeaa.
Silikaattihilseilymekanismi
RO-järjestelmät ovat erittäin herkkiä SiO2-pitoisuudelle, koska kyllästetyssä tilassa SiO2 voi polymeroitua erittäin liukenemattomaksi kolloidiseksi piidioksidiksi, kerrostuen kalvon pinnalle ja osoittautua vaikeaksi puhdistaa. SiO2:n sallittu pitoisuus RO:n (Recirculating Air) rikasteosassa riippuu SiO2:n liukoisuustuotteesta ja siihen vaikuttavat suuresti veden lämpötila ja pH.
SiO2:n liukoisuus on suoraan verrannollinen veden lämpötilaan; esimerkiksi liukoisuus on 100 mg/l 25 asteessa ja 160 mg/l 40 asteessa.
SiO2-liukoisuuden ja pH:n välinen suhde:
pH:ssa 7–8 SiO2 esiintyy liuenneena piihappona, jossa vedessä on H2SiO3- ja HSiO3-. Alemmassa pH:ssa se esiintyy vapaana happoliuoksena tai kalsiummagnesiumsilikaatin kolloidisessa tilassa. Korkeammalla pH:lla, jos vedessä on kalsiumia ja magnesiumioneja, se on kolloidisessa tilassa kalsiummagnesiumsilikaatissa.
Silikaattihilseilyn ominaisuudet ja vaarat
Kalsiumkarbonaatin Mohs-kovuus (timantti on 10) on 3, kalsiumfluoridin Mohs-kovuus on 4 ja silikaatin Mohs-kovuus suhteessa vesipitoisuuteen vaihtelee välillä 4,5-7,5. Silikaattihilse on kaikista kalkkityypeistä vaikein.
Kun silikaattihilsettä tapahtuu käänteisosmoosijärjestelmässä, suolanpoistonopeus ja permeaatin virtausnopeus laskevat nopeasti ja suolanpoistonopeus laskee merkittävästi myös kemiallisen puhdistuksen jälkeen.
Voimakas hilseily voi aiheuttaa nopean paine-eron kasvun ja voi jopa johtaa rikasteseulan huuhtoutumiseen.
Vakavasti skaalautuneiden kalvojen mikroskooppinen tarkkailu paljastaa hienoja naarmuja kalvon pinnalla, mikä viittaa peruuttamattomiin fyysisiin vaurioihin.
Syöttöveden SiO2- ja muiden ionipitoisuuksien vaatimukset
Käänteisosmoosisyöttöveden SiO2-pitoisuus määritetään rikasteen puolen maksimiliukoisuuden ja pitoisuustekijän perusteella, ja se on yleensä 20 ppm. Edellytykset: Happi (DO) < 0,5 mg/L, pH < 6 ja rauta- ja alumiini-ionipitoisuudet < 0,05 mg/L, koska rauta- ja alumiini-ionien pitoisuudet vaikuttavat merkittävästi silikaattihilseilyyn.
Raudan, alumiinin jne. vaikutus silikaatin hilseilyyn
Piidioksidin hilseily johtuu useimmiten alumiinin tai raudan läsnäolosta vedessä. Rauta ja alumiini reagoivat piin kanssa muodostaen liukenemattomia metallisilikaatteja (alumiinisilikaattia ja rautasilikaattia). Nämä metallisilikaatit muuttavat SiO2:n liukoisuutta ja nopeuttavat entisestään kalvon likaantumista.
Jopa pienillä piipitoisuuksilla (10 ppm) 50 ppb:n alumiinipitoisuudet voivat heikentää järjestelmän suorituskykyä.
Jos piitä on läsnä, varmista, että vedessä ei ole alumiinia tai rautaa, ja käytä 1 μm:n turvasuodatinpatruunaa sekä ennaltaehkäisevää happopuhdistusta.
Puhdistava silikaattivaahto
Perinteinen kemiallinen puhdistus on suurelta osin tehotonta silikaattihilsettä vastaan, kun taas fluorivetyhappo on erittäin tehokas. Jopa alhaisissa lämpötiloissa ja pitoisuuksissa fluorivetyhapolla on hyvä liukenemiskyky silikaattihilsettä vastaan.
Kemiallinen puhdistus voidaan suorittaa käyttämällä seosta, jossa on 0,1 % HF ja 0,4 % HCl tai 0,1 % NaF ja 0,4 % HCl.
Huomautus:
(1) Puhdistusliuoksen pitoisuus on säädettävä todellisen likaantumisasteen mukaan. On suositeltavaa suorittaa koepuhdistus sopivan pitoisuuden määrittämiseksi.
(2) Fluorivetyhappo on erittäin syövyttävää. Sen höyryjen hengittäminen tai ihokosketus voi aiheuttaa vaikeasti parantuvia palovammoja. On arvioitu, että 1,5 gramman fluorivetyhapon nauttiminen voi aiheuttaa välittömän kuoleman. Fluorivetyhapposumun korkeiden pitoisuuksien hengittäminen voi aiheuttaa keuhkoputkentulehduksen ja hemorragisen keuhkopöhön. Se voi myös imeytyä ihon läpi aiheuttaen vakavan myrkytyksen. Siksi kemiallisen puhdistuksen aikana on ryhdyttävä suojatoimenpiteisiin, ja toimenpiteen saa suorittaa pätevä henkilöstö.
Silikaattihilseilyn ehkäisy
(1) Syöttöveden SiO2-pitoisuuden ja käänteisosmoosijärjestelmän talteenottonopeuden säätäminen tiivisteen SiO2-pitoisuuden vähentämiseksi ja sen estämiseksi ylittämästä liukoisuustuotetta on tärkein menetelmä SiO2:n hilseilyn estämiseksi;
(2) Tehostettujen tai parannettujen esikäsittelyprosessien, kuten kalkin pehmennyksen, käyttöönotto voi vähentää SiO2:ta syöttövedessä 50 % tai lisäämällä magnesiumoksidia tai natriumaluminaattia kalkin -soodan pehmennyksen esikäsittelyn aikana syöttöveden SiO2-pitoisuuden vähentämiseksi;
(3) Veden lämpötilaa nostetaan asianmukaisesti (mutta ei ylitä määritettyjä rajoja). (4) Sisäänvirtausveden pH:n asianmukainen nostaminen auttaa lisäämään SiO2:n liukoisuutta ja hidastamaan silikaatin hilseilyä;
(5) Kalkinpoistoaineen lisääminen erityisesti piidioksidin hilseilyä varten esikäsittelyn aikana. Suurin sallittu SiO2-pitoisuus rikasteen puolella vaihtelee kalkkikiven estäjän mukaan. Ota yhteyttä kalkkikiven estäjän valmistajaan saadaksesi lisätietoja;
(6) Kolloidinen piidioksidi voidaan poistaa adsorptiolla vahvasti emäksisellä anioninvaihtohartsilla tai käyttämällä ultrasuodatuskalvoa, jonka molekyylipaino on leikattu alle 10 000:aan.