گرفتگی ممبران

گرفتگی ممبران  (Fouling)، پدیده ای مخرب در عملکرد ممبران (غشا) دستگاه آب شیرین کن می باشد که با وجود آن به نوعی یک مانع اضافی برای انتقال آب از میان غشا ایجاد می شود. اهمیت بررسی این مشکل برای این هدف می باشد تا برای سیستم پیش تصفیه تصمیم گیری مناسبی گرفته شود.

گرفتگی ممبران

مکانیسم های گرفتگی ممبران

مکانیسم ایجاد گرفتگی در غشاها به طور کلی در دو دسته جای می گیرند:

۱)External Fouling(سطحی): نوعی از گرفتگی ممبران (موقت و جبران پذیر) که بر سطح غشا صورت می گیرد که عوامل مختلفی دارد:

الف) تشکیل رسوبات معدنی(Scales)

ب)تشکیل کیکی از جامدات حذف شده، ذرات، کلویید ها و سایر مواد آلی/غیر آلی

ج)تشکیل بیوفیلم (Biofouling) – که متداول ترین نوع گرفتگی سطحی می باشد. (مانند: رشد و تجمع میکروارگانیسم ها بر سطح غشا)

۲)Internal Fouling: گرفتگی ممبران (دائمی و جبران ناپذیر) ناشی از تغییرات ساختمان پلیمری غشا توسط ۲ عامل اصلی:

الف) تغییرات فیزیکی در ساختمان غشا ناشی از به کارگیری طولانی مدت آب خوراک در فشار و دمای بالاتر از مقدار حداکثری طراحی (فشار طراحی برای غشاهای SW (آب دریا) ۸۲ بار و BW (آب لب شور) ۶۹ بار و دمای طراحی عموما ۴۵ درجه سلیسیوس می باشد)

ب) تغییرات شیمیایی در ساختمان غشا ناشی از در معرض قرارگرفتن در برابر مواد شیمیایی (مانند اکسیدانت های قوی و اسید ها و باز های قوی)

 

پدیده  ی پلاریزاسیون (Polarization)

پلاریزاسیون از فاکتور های موثر و مهم بر مقدار و نوع گرفتگی ممبران می باشد. چگونگی ایجاد این پدیده به این صورت است که با عبور آب از غشا املاحی را در در همان طرف غشا جای می گذارد که لایه ی مرزی از محلول با غلظت بالا ایجاد می کند. در نتیجه ی آن ریکاوری سیستم در اثر افزایش موضعی مقدار املاح در یک طرف غشا کاهش می یابد.

ضریب پلاریزاسیون(β) توسط ۲ پارامتر Cs و Cb تعریف می شود:

ضریب پلاریزاسیون

که این ۲ پارامتر به وضوح در شکل زیر مشاهده می شود:

پلاریزاسیون در لایه مرزی غشا

پلاریزاسیون در لایه مرزی غشا

این پدیده در مجموع ۴ مشکل بسیار بزرگ ایجاد می کند:

  • فشار اسمزی در سطح غشا را افزایش می دهد.
  • فلاکس جریان آب عبوری را کاهش می دهد.
  • نمک عبوری از غشا را افزایش می دهد.
  • احتمال تشکیل رسوبات و گرفتگی ممبران را افزایش می دهد.

از این رو برای محدود سازی مشکل این پدیده تا حد قابل قبول، سازندگان غشا پیشنهاد می کنند حداکثر ریکاوری در هر المان بین ۱۰ تا ۲۰ درصد باقی بماند.

نکته قابل توجه در خصوص تاثیرات پلاریزاسیون، در طول وسل غشا، به دلیل افزایش غلظت خوراک، پدیده ی پلاریزاسیون تشدید پیدا می کند و در نهایت فلاکس آب تولیدی از ابتدای وسل تا انتهای آن طبق رویه ی نمودار زیر کاهش می یابد:

تاثیر گرفتگی غشا بر فلاکس آب تولیدی به صورت تابعی از طول وسل

تاثیر گرفتگی غشا بر فلاکس آب تولیدی به صورت تابعی از طول وسل

البته گفتن این نکته خالی از لطف نیست که با این که با وجود پلاریزاسیون در المان های انتهایی وسل غشا رسوب گذاری های معدنی به حداکثر می رسد ولی گرفتگی های ناشی از ذرات، مواد آلی و بیوفیلم ها معمولا در المان های ابتدایی وسل غشا شکل می گیرد.

انواع گرفتگی ممبران

به منظور رفع گرفتگی عموما بایستی از از آنتی اسکالانت ها و سیستم های پیش تصفیه مناسب استفاده شود. لازمه ی تدارک پیش تصفیه مناسب و مقدار محلول آنتی اسکالانت جهت تزریق در وهله ی اول شناخت ۵ گروه کلیدی از مواد عامل گرفتگی ممبران می باشد تا :

  1. ذرات (Particulate Foulants) که عمدتا شامل گل ولای و ذرات معلق می باشند.
  2. کلویید ها (Colloidal Foulants)
  3. رسوب زا های معدنی (Mineral-Scaling Foulants)
  4. مواد آلی طبیعی (Natural Organic Foulants)
  5. مواد میکروبی (Microbial Foulants)

در ادامه به بررسی هر یک از این ۵ گروه به صورت جداگانه خواهیم پرداخت.

وبلاگ های مرتبط با گرفتگی ممبران:

آنتی اسکالانت

فروش آنتی اسکالانت

آنتی اسکالانت فلوکن ۲۶۰

تزریق آنتی اسکالانت

گرفتگی ممبران
۵ (۱۰۰%) ۸ votes
این صفحه را به اشتراک بگذارید