Oorzaken en tegenmaatregelen van silicaverontreiniging bij omgekeerde osmoseprocessen
Silicaverontreiniging in omgekeerde osmose-systemen is een lastig probleem in Waterbehandeling, met complexe oorzaken en hoge saneringskosten.
I. Oorzaken van silicaverontreiniging
1. Oververzadiging en neerslag van opgeloste silica
De concentratie van actief siliciumdioxide (H₄SiO₄) in bronwater neemt tijdens de Ro-membraan concentratieproces. Wanneer de concentratiefactor de oplosbaarheidsgrens van silica overschrijdt (doorgaans 50-150 mg/L, beïnvloed door pH en temperatuur), polymeriseert kiezelzuur tot onoplosbare amorfe silicacolloïden, die zich hechten aan het membraanoppervlak.
2. Directe afzetting van colloïdaal siliciumdioxide
Colloïdaal siliciumdioxide (deeltjesgrootte 0,01-1 μm) in natuurlijk water wordt niet volledig verwijderd door voorbehandeling. Tijdens de passage door het membraanoppervlak wordt het geconcentreerd en afgezet door concentratiepolarisatie, waardoor een dichte gellaag ontstaat.
3. Co-contaminatie door metaalsilicaten
Metaalionen zoals aluminium, ijzer en calcium combineren met silicaationen tot onoplosbare zouten zoals aluminiumsilicaat en ijzersilicaat. Dit type complex is hard en moeilijker te reinigen, en komt vaak voor in waterbronnen met een hoge hardheid of die ijzer en aluminium bevatten.
4. Bedrijfsomstandigheden verergeren de verontreiniging.
Werking bij hoge terugwinning: De siliciumconcentratie in het laatste membraanelement neemt exponentieel toe, waardoor het risico op verontreiniging toeneemt. Werking bij lage temperatuur: De oplosbaarheid van silicium neemt significant af bij dalende temperatuur (120 mg/L bij 25 °C → slechts 60 mg/L bij 5 °C).
II. Preventie- en bestrijdingsmaatregelen
1. Voorbehandeling van de aanpassing van de waterbron
Verbeterde verwijdering van colloïden: Voor colloïdaal siliciumdioxide kunt u ultrafiltratie (UF) of hoogefficiënte coagulatie (bijv. ferraat) combineren met meervoudige mediafiltratie.
Aanpassing van de siliciumconcentratie: Bij grondwater met een hoog siliciumgehalte kan kalkontharding in combinatie met magnesiumontsilicering worden toegepast om het gehalte aan opgelost silicium te verlagen tot onder de 20 mg/L.
Ionwisseling voor metaalverwijdering: Een zwak zuur kationisch bed verwijdert Ca²⁺/Mg²⁺, waardoor het risico op silicaataanslag wordt verminderd.
2. Geoptimaliseerd RO-systeemontwerp
Gesegmenteerd ontwerp: Verminder het uiteindelijke rendement en beperk de siliciumconcentratie op het membraanoppervlak tot minder dan 90% van de oplosbaarheidslimiet.
Keuze van het anti-aanslagmembraan: Kies een anti-aanslagmembraan met een glad oppervlak en een hoge hydrofiliteit (zoals een polyamide composietmembraan).
Temperatuurregeling: Installeer een verwarmingselement op de koudwaterbron om de watertemperatuur boven de 15 °C te houden.
3. Intelligente bedieningsparameters
Installeer online monitoring van de siliciumconcentratie om de terugwinningssnelheid dynamisch aan te passen. Regel de pH van het inlaatwater tussen 6 en 7,5 (het bereik waarin silicium goed oplosbaar is). Gebruik een frequentiegestuurde pomp om een soepele stroomschakeling te realiseren en schokbelastingen te verminderen.
4. Zeer effectieve oplossing voor het remmen van kalkaanslag
Gebruik een gespecialiseerde kalkremmer (zoals een middel dat polyvinylfosfonzuur bevat) om de polymerisatie van silicium effectief te vertragen. Gebruik softwaresimulatie (zoals WinFlows) om de dosering nauwkeurig te berekenen en over- of onderdosering te voorkomen.