[آب و تصفیه آب] - محلول های شستشوی شیمیایی RO

[P O U R I A]

محلول شستشوي اسيدي غشاء CA
يك محلول شستشوي اسيدي كه معمولاً در صنايع RO براي تميزكردن رسوب غير آلي سبك از غشاء سلولز استات مورد استفاده قرار مي‌گيرد، شامل تركيبات زير است.
اسيد سيتريك 2%
100 Triton-X 0/1%
pH را با استفاده از هيدروكسيد آمونيوم تا 2/5 تنظيم كنيد.


محلول شستشوي قليايي غشاء CA
يك محلول معمول برای شستشو و رفع فولینگ آلی از سطح غشاء سلولز استات شامل ترکیبات ذیل است:
- تري سديم فسفات (TSP) یا سديم تري پلي فسفات (STPP)
- اتيلن دي آمين تترا استيك اسيد سديم (EDTA) 0.8 (پودر) یا 2% محلول- یک ماده فعال کننده سطحی غیر یونی نظیر 100x - Triton 0.1 %
- تنظیم pH در 7 با استفاده از اسيد سولفوريك يا اسيد كلريدريك


محلول شستشوي قليايي غشاء PA
معمولاً برای رفع فولینگ آلی غشاء PA از محلول ذیل استفاده مي‌شود:
- سديم تري‌ پلي فسفات (STPP) 1%
- تري سديم فسفات (TSP) 1%
- اتيلين دي آمين تترا استيك اسيد سديم 1%
- محلول شستشوي اسيدي غشاءي پلي آميد


شستشوي ادواري
هدف تمام استفاده كنندگان سيستم اسمز معكوس از كاربرد ماده شيميايي مناسب جهت شستشوي سيستم، طول عمر بيشتر غشاء مي‌باشد. زيرا دامنه وسيع pH و سازگاري بسياري از محلول‌هاي شستشو، جهت استفاده از آنها براي مدت طولاني مي‌تواند موجب تأثير در كارآيي غشاء شود. ميزان اين تأثير، بستگي به فاصله زماني شستشوي ادواري و سازگاري محلول شيميايي با غشاء دارد.


محلول‌هاي خاص شستشوي شيميايي
محلولهاي شيميايي مخصوص گرفتگي يا رسوبات خاص به صورت تجاري در دسترس هستند. اين محلولها جهت تأمين pH بهينه، از قبل به صورت بافر تهيه شده‌‌اند. احتمال خرابي غشاء در اثر مصرف زياد ماده شيميايي وجود ندارد. بعضي از عوامل خيس كننده خاص كه در فرمول اين مواد بكار مي‌روند، در خرد كردن گرفتگي‌ها بسيار مؤثر هستند. محلولهاي شيميايي ويژه، جهت تميز كردن گرفتگي‌هاي شديد، مؤثرتر از محلول‌هاي با فرمول كلي و عمومي هستند. قبل از استفاده از اين محلول‌ها بايد با سازنده‌ غشاء مشورت شود. (شكل 8-5)
چگونگي استفاده از يك محلول شيميايي، درست به اندازه‌ي خود محلول شيميايي اهميت دارد. دما و دبي زياد يك محلول موجب افزايش تأثير هر محلول شيميايي مي‌شود. با توجه به زحمت زيادي كه شستشوي شيميايي هر غشاء در بردارد، گرفتن نتايج هر چيزي كه تا حد امكان در اين شستشو تأثير داشته باشد از اهميت برخوردار مي‌باشد.

ليست محلول‌هاي شيميايي مناسب با غشاء​

 

[P O U R I A]

براي شستشوي غشاء بايد از يك محلول اسيدي استفاده شود و بعد از شستشو با آب، بايد داده‌هاي عملياتي از سيستم RO جمع‌آوري شوند. اگر با انجام شستشوي شيميايي، كارآيي سيستم به حالت اوليه برگردد، اين مطلب به اثبات مي‌رسد كه رسوب غير آلي موجب كاهش كارآيي سيستم شده بود. در مورد غشاءي سلولز استات، اگر نتيجه شستشوي شيميايي، افزايش دبي آب محصول و كاهش دفع نمك باشد، احتمال رسوب كربنات وجود دارد. متأسفانه در اين حالت، غشاءي سلولز استات بر اثر وجود كربنات كلسيم هيدروليز مي‌شود كه اين خود، عاملي براي كاهش دفع نمك است.
اگر غلظت آهن موجود در آب خوراك به ميزان PPM 0/05 يا بيشتر باشد و دبي آب محصول كاهش يابد و يا اختلاف فشار سيستم افزايش يابد، گرفتگي آهن اتفاق افتاده است. اگر يك عامل اكسيد كننده (نظير كلر آزاد) در آب با سيستم بالا دست وجود داشته باشد، آهن به صورت فريك و نامحلول خواهد بود. در اين حالت، آهن بر روي سطح غشاء قرار مي‌گيرد.
اگر هيچ‌گونه بايوسايدي در سيستم RO وجود نداشته باشد و دبي آب محصول در حال كاهش و يا اينكه اختلاف فشار سيستم در حال افزايش باشد، گرفتگي بيولوژيكي در حال وقوع است. تعداد باكتريهاي زياد در نمونه گرفته شده از آب دور ريز، دليلي بر وجود گرفتگي بيولوژيكي است. در اين حالت، براي شستشو بايد از يك محلول بازي استفاده كرد. اگر از تشكيل رسوب غير آلي مطمئن هستيم، مرحله شستشو با محلول بازي بايد بعد از شستشو با محلول اسيدي انجام گيرد. اگر يك محلول شيميايي بازي در بازگردان كارآيي سيستم به حالت اوليه مؤثر باشد، بايد قبل از اينكه فعاليت بيولوژيكي، مجدداً موجب گرفتگي سيستم شود، استفاده از يك محلول ضدعفوني كننده در برنامه كاري قرار گيرد. جريان چرخشي محلول ضدعفوني در داخل سيستم، موجب از بين رفتن هر نوع باكتري كه مجدداً در سيستم شروع به رشد كرده، مي‌شود.
اگر ميزان آهن در آب خوراك كم باشد يا هيچ‌گونه بايوسايدي در سيستم وجود نداشته باشد و تعداد باكتري‌هاي موجود در آب دورريز زياد باشند، در اين صورت باكتري آهن در سيستم وجود دارد. بعضي اوقات كه تعداد باكتري‌ها به حدي مي‌رسد كه لجن به رنگ پرتغالي مايل به قهوه‌اي در سيستم مشاهده مي‌شود، مشكل چند برابر مي‌شود.
غالباً اين لجنها را مي‌توان در محفظه فيلترهاي فشنگي و يا محفظه المنتهاي غشاء پيدا نمود. بعضي مواقع ممكن است نتوان به درستي تشخيص داد كه آيا واقعاً در سيستم باكتري آهن وجود دارد يا اينكه گرفتگي در اثر وجود همزمان آهن و يك گرفتگي بيولوژيكي فعال و استاندارد اتفاق افتاده است. روش شستشوي شيميايي كه براي هر دو حالت مؤثر است اين است كه در ابتدا سيستم توسط محلول تميز كننده آهن شستشو شود، سپس غشاء با آب شسته شود و پس از آن سيستم توسط يك محلول شيميايي بازي شستشوي گردد. در حين انجام شستشوي شيميايي بايد مقدار آهن در محلول شستشو به طور مرتب اندازه‌گيري و ثبت شود تا مشخص شود كه محلول تا چه اندازه در زدودن آهن مؤثر بوده است. (تشخيص تميز شدن غشاء بايد بر مبناي درصد آهن در محلول باشد نه تغيير رنگ محلول و اين تشخيص از اهميت زيادي برخوردار است. غلظت بالاي آهن تنها ممكن است موجب شود كه رنگ محلول زرد كم رنگ شود.)
اگر آب خوراك RO از آبهاي سطحي تأمين شود و دبي آب محصول سيستم كاهش يابد، احتمال گرفتگي توسط جامدات معلق آلي وجود دارد. براي شستشوي اين مواد از سطح غشاء، بايد از يك محلول شيميايي قليايي استفاده كرد. در ضمن در صورت وجود آهن در سيستم، قبل از هركار بايد با يك محلول شيميايي آهن‌زدا، سيستم را شستشو داد.

انواع محلول‌هاي شستشو و نحوه‌ استفاده از آنها زماني كه چندين نوع گرفتگي وجود داشته باشد.

​

بیولوژیکی	آلی​	سیلیکات​	سولفات​	کربنات​	آهن​	نوع گرفتگی​
آهن ضد عفونی کننده بازی​	آهن بازی​	اسید​	اسید​	آهن​	آهن​	آهن​
اسید ضد عفونی کننده بازی​	اسید بازی​	اسید​	اسید​	اسید​	آهن​	کربنات​
بازی اسید* ضد عفونی کننده​	بازی اسید*​	اسید​	اسید​	اسید​	اسید​	سولفات​
بازی اسید** ضد عفونی کننده​	بازی اسید**​	اسید**​	اسید**​	اسید**​	اسید**​	سیلیکات​
بازی ضد عفونی کننده​	بازی​	بازی اسید**​	بازی اسید**​	اسید​	اسید​	آلی​
بازی ضد عفونی کننده​	بازی ضد عفونی کننده​	بازی ضد عفونی کننده​	بازی ضد عفونی کننده​	اسید بازی​	آهن بازی​	بیولوژیکی​

 

[P O U R I A]

طراحي محل نصب سيستم شستشوي RO

در شكل يك سيستم شستشوي شيميايي نشان داده شده است. در مورد سيستمهاي كوچك RO از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست كه چنين تجهيزاتي با هزينه گزاف براي شستشوي شيميايي آنها، ساخته و يا خريداري شوند. به عنوان مثال مي‌توان به پيش فيلترهاي RO كه قادر به حذف ذرات ريز حاصل از شستشوي شيميايي هستند اعتماد كرد.
هر نوع شستشوي شيميايي در دماي بالا به طور مؤثرتر انجام مي‌شود. هنگام مواجهه با رسوب دهي يا گرفتگي شديد، توصيه مي‌شود كه حتي‌الامكان محلول شستشو تا 105ºF گرم شود. افزايش دماي محلول توسط هيترهاي الكتريكي استاندارد به مدت زمان زيادي نياز دارد. چرخش محلول شيميايي توسط پمپ به داخل تانك علاوه بر گرم كردن محلول شيميايي به حل شدن آن كمك مي‌نمايد.
محلول شيميايي بايد در درون سيستم RO چرخش نمايد. در نتيجه لازم است شير آب تغليظ شده RO كاملاً باز باشد. شستشوي شيميايي، علاوه بر افزايش دبي آب محصول در سطح غشاء، فشار مورد نياز سيستم را كاهش مي‌دهد. بهتر است كه شستشوي شيميايي تا حد امكان در فشار پايين انجام شود. اين كار موجب مي‌شود دبي آب محصول به حد ناچيزي برسد، در نتيجه نيروي وارد شده به ذرات گرفتگي و يا رسوب موجود در سطح غشاء كاهش مي‌يابد. حتي‌الامكان فشار بايد كمتر از Psig60 باشد. در اين فشار، فشار اسمز اكثر محلولهاي شيميايي به اندازه‌اي است كه هيچ‌گونه آب محصولي وجود نخواهد داشت. (جز در موارد اندك وجود نشتي مكانيكي در سيستم)

سيستم شستشوي شيميايي با دبي 30 گالن در دقيقه​

توصيه در مورد مقدار حجم و دبي محلول شستشوي شيميايي
در مورد گرفتگي هاي سخت، دبي آب در سرتاسر غشاء اهميت زيادي دارد. مسدود شدن مسير جريان موجب كاهش سرعت در محلهايي مي‌شود كه دچار گرفتگي شده اند. بنابراين، توانايي محلول شستشو در حل كردن گرفتگي ها و به صورت محلول نگهداشتن آنها محدود مي‌شود. به همين دليل، سرعت محلول بايد به اندازه اي باشد كه تلاطم لازم ايجاد شود به اين ترتيب، مقاومتي كه توسط عوامل محدود كننده در برابر محلول شستشو به وجود مي‌آيد، مرتفع مي‌شود.
اما به منظور محافظت از غشاء در مقابل پديده تلسكوپي شدن، محدوديتهايي در مورد نحوه افزايش دبي محلول شستشو وجود دارد. كارخانه‌هاي سازنده غشاء، در مورد حداكثر دبي از درون غشاء پيشنهاداتي را ارائه كرده اند. اگر اين پيشنهاد ارائه نشود، ارقام موجود در جدول ذیل را مي‌توان در مورد غشاءهاي حلزوني مورد استفاده قرار داد.


حتي با وجود حجم زياد محلول، بايد كوشيد كه از رقيق شدن محلول شستشوي شيميايي توسط آب موجود در سيستم RO جلوگيري شود. قبل از چرخش محلول شستشو، آب داخل سيستم بايد كاملاً تخليه شود. آب برگشتي از RO كه به داخل تانك محلول برگشت مي‌كند، بايد ابتدا به خارج از تانك ، تخليه گردد و اين كار تا زماني كه محلول شيميايي مشاهده نشده، بايد ادامه پيدا كند.
اگر تمام مراحل سيستم RO همزمان شستشو شوند. دبي محلول در المنتهاي انتهايي كاهش خواهد يافت. بدين معنا كه دبي محلول شستشو در المنتهاي انتهايي سيستم به طور قابل ملاحظه‌اي كمتر از دبي تهيه خواهد بود. مشخص شده است كه در نتيجه شستشو و تميزكاري نادرست، برخي از گرفتگي هاي موجود در سيستم، قابليت مسدود كردن غشاءهاي انتهايي سيستم را دارا هستند.
جداكردن المنتهاي غشاء مرحله 1 و 2 در طي عمل شستشوي شيميايي تأثير بسزايي در بهبود انجام اين كار دارد . شستشوي هر مرحله به طور جداگانه اين امكان را مي‌دهد كه حداكثر جريان در هر محفظه برقرار شود. به عنوان مثال شستشوي مرحله اول سيستم با آرايش 1-2 ( دو رديف اول ) و سپس مرحله دوم در اين نوع آرايش موجب مي‌شود كه حداكثر جريان در تمام محفظه ها وجود داشته باشد.


دستورالعمل شستشوي شيميايي RO

1)تانك را با آب محصول RO پركنيد​

2)تا حد امكان آب داخل سيستم RO را تخليه كنيد .​

3)محلول شيميايي براساس دستورالعمل سازنده غشاء تهيه شود. جهت حل كردن كامل ماده شيميايي در آب از يك همزن استفاده شود و يا اينكه با استفاده از يك پمپ ، محلول موجود در داخل تانك به گردش در آيد.​

4)درصورت امكان، محلول ، گرم شود تا شستشو بهتر انجام گيرد. بر طبق نظر سازنده غشاء دماي محلول نبايد بيش از F ‌ُ 105 باشد .​

5)شير آب دورريز را كاملاً بازكنيد تا در طي شستشو ، فشار سيستم به حداقل برسد. سيستم RO به تدريج با محلول شيميايي پر شود. تا زمان مشاهده محلول شيميايي در محل تخليه آب دور ريز، آب دور ريز يا آب محصول را از سيستم تخليه كنيد .​

6)چرخش محلول را در جهت طبيعي جريان آب خوراك در داخل سيستم RO ادامه دهيد، به طوري كه محلول از مسير آب دور ريز مجدداً به داخل تانك برگشت كند.​

7)عمل چرخش محلول را حداقل تا 30 دقيقه ادامه دهيد. جهت تأثير بهتر محلول شيميايي مي‌توان چرخش محلول را براي مدت زمان بيشتري در سيستم ادامه داد .​

8)محلول شيميايي را تخليه كنيد. تانك را با استفاده از آب محصول RO پر كرده ، پمپ را استارت كنيد و المنتها را با فشار كم شستشو دهيد تا مابقي محلول از سيستم خارج شود. اين كار را تا زماني ادامه دهيد كه آب خارج شده از سيستم ، كاملاً فاقد محلول شستشوي شيميايي باشد.​

9)قبل از استارت مجدد سيستم RO ، شير آب دور ريز را به حالت اوليه برگردانيد. پس از استارت سيستم RO تا زماني كه هدايت الكترونيكي آب محصول به كمتر از حد مجاز نرسيده باشد، اين آب بايد به خارج از سيستم تخليه شود.​

منابع مورد استفاده:
[1] روش هاي پيشرفته در صنعت تصفيه آب - تأليف مهندس محمد كرماني، انتشارات شركت ملي صنايع پتروشيمي – 1382
[2] تئوری اسمز معکوس، راهنمای عملی برای استفاده در صنایع تصفیه آب، وس بایرن. ترجمه مهندس مجید خاکساری- 1383