În domeniul tratării și epurării apei moderne, sistemul de osmoză inversă, cu performanța sa excelentă de desalinizare, a devenit o tehnologie de bază pentru obținerea apei de-puritate ridicată. Cu toate acestea, funcționarea stabilă-pe termen lung a sistemului depinde nu numai de performanța elementelor de bază ale membranei, ci și de un proces de pretratare riguros și științific. Printre numeroșii contaminanți influenți, substanțele uleioase sunt adesea trecute cu vederea din cauza cantităților lor aparent urme, dar impactul lor asupra membranelor de osmoză inversă este sistematic și poate fi chiar fatal. Acest articol va oferi o analiză-aprofundată a celor patru riscuri principale prezentate de substanțele uleioase din apa de alimentare către un sistem de osmoză inversă.
► I. Colapsul eficienței operaționale: impact direct asupra fluxului de permeat
Viabilitatea economică a unui sistem de osmoză inversă se reflectă direct în capacitatea sa de producere a apei, cunoscută caflux de permeat. Substanțele uleioase, ca materie organică hidrofobă, au o afinitate puternică pentru suprafața membranei hidrofile. Odată ce intră în sistem, chiar și la concentrații scăzute, aceste picături de ulei se vor adsorbi rapid pe suprafața membranei, formând un film de ulei vâscos.
► Mecanism de murdărie fizică
Acest film de ulei acoperă direct microporii de pe suprafața membranei, obstrucționând fizic trecerea moleculelor de apă și reducând drastic suprafața efectivă a membranei.Ca urmare, la aceeași presiune de funcționare, debitul de permeat al sistemului va experimenta o scădere semnificativă și continuă. Acest tip de murdărire a membranei cauzată de ulei se dezvoltă mult mai rapid decât încrustarea convențională din solide în suspensie sau coloizi și poate compromite foarte mult eficiența producției întregului sistem într-o perioadă scurtă, afectând direct atingerea obiectivelor de producție.
► II. Deteriorarea ireversibilă a stratului de separare a miezului
Dacă scăderea fluxului de permeat este o „vătămare externă” la nivel operațional, atunci scăderea ratei de respingere a sării este o „vătămare internă” afuncția de bazăa sistemului de osmoză inversă, iar această deteriorare este adesea ireversibilă.
► Coroziune chimică și daune structurale
Miezul unei membrane de osmoză inversă se află în eastrat de separare din poliamidă, o structură extrem de subțire și precisă responsabilă cu respingerea ionilor de sare. Anumite componente din substanțele uleioase se pot umfla lent sau chiar dizolva acest material polimeric, provocând coroziune chimică. Inițial, acest proces se poate manifesta doar ca o ușoară creștere a conductibilității permeatului. Cu toate acestea, în timp, stratul de separare va suferi o deteriorare permanentă, ducând la o deteriorare continuă a capacității sale de a respinge sărurile dizolvate. Spre deosebire de detartrarea obișnuită, care poate fi restabilită prin curățare chimică,deteriorarea materialului membranei cauzată de ulei este de natură structurală. Odată ce apare, rata de respingere a sării va scădea permanent, iar singura soluție este înlocuirea costisitoare a elementelor membranei.
► III. Creșterea costurilor de întreținere și durata de viață redusă a activelor
O altă consecință gravă a contaminării cu ulei este provocarea imensă pe care o prezintă pentru funcționarea și întreținerea sistemului, crescând direct costurile de operare pe întregul ciclu de viață.
► Dificultăți de curățare și îmbătrânire accelerată
Datorită naturii ne-polare a substanțelor uleioase, protocoalele convenționale de curățare cu acid și alcali au un efect redus asupra acestora.Îndepărtarea peliculei de ulei necesită utilizarea agenților de curățare specializați care conțin agenți tensioactivi sau emulgatori specifici. Acest lucru nu numai că crește semnificativ costurile de achiziție pentru agenți chimici, ci și prelungește timpul de oprire a sistemului necesar pentru curățare. Mai critic, curățările chimice frecvente și agresive accelerează îmbătrânirea și hidroliza materialului membranei, scurtând semnificativ durata de viață a acestuia.Un element de membrană dintr-un sistem industrial de osmoză inversă, proiectat inițial cu o durată de viață de câțiva ani, își poate vedea viața efectivă redusă la jumătate sau mai mult după ce suferă de contaminare cu ulei, ceea ce duce la o rată de amortizare drastică accelerată a activelor.
► IV. Un catalizator pentru încrustarea combinată: inducerea încrustării biologice
Contaminarea cu ulei nu există izolat; acesta acționează adesea ca un „catalizator” care declanșează murdărirea mai complexă și mai dificil de tratat{0}}-combinat, în special murdărirea biologică.
► Formarea unui sistem de co-fouling „-Biofilm” cu ulei
Filmul de ulei de pe suprafața membranei oferă un punct de atașare ideal și o sursă bogată de carbon pentru microorganismele din apă. Bacteriile vor prolifera aici, secretând substanțe polimerice extracelulare (EPS) pentru a forma un biofilm dens (Biofilm). Acest biofilm poate capta în continuare picături de ulei, solide în suspensie și depuneri anorganice, formându-seun strat de murdărie compozit de „-biofilm-de ulei”.Acest tip de strat de murdărie este excepțional de stabil și greu de îndepărtat, determinând ca presiunea diferențială între elementele membranei să crească brusc într-un timp scurt, forțând în cele din urmă o oprire de urgență a întregului sistem de osmoză inversă. Odată ce acest cerc vicios este stabilit, devine una dintre cele mai dificile probleme în funcționarea sistemului. Consecințele sunt deosebit de grave pentru aplicații precum a sistem de desalinizare care se bazează pe o sursă de apă stabilă sau pe o aplicație de apă de mare cu osmoză inversă care tratează apele uzate complexe.
În concluzie, îndepărtarea completă a uleiului în timpul etapei de pretratare a unui sistem de osmoză inversă nu este un plus opțional, ci o linie de salvare pentru a asigura funcționarea pe termen lung, stabilă și economică a sistemului. Riscul de ulei în apa de alimentare trebuie luat în considerare pe deplin încă din faza de proiectare, iar unitățile eficiente de îndepărtare a uleiului-cum ar fi cele care utilizează tehnologii avansate, cum ar fi o eficiență-înaltămembrana ceramica pentru separarea apei uleioase-ar trebui să fie instalat. Eliminarea substanțelor uleioase de la intrarea la sursă în sistemul membranei de bază este cea mai fundamentală protecție pentru aceste active-de mare valoare.