세라믹 막의 재생 및 청소

여과 과정에서 세라믹 막의 오염 과정을 방지하고 제어하기 위해 몇 가지 조치를 취할 수 있지만 막 오염을 완전히 피할 수는 없습니다. 가동 시간의 연장에 따라, 세라믹 막의 투과 플럭스는 급속히 감소하며, 산업 설계의 요구 사항을 충족시킬 수 없다. 오염 물질은 막 표면에 부착되어 오랫동안 기공에 존재하여 막과의 화학 반응을 일으키고 수명을 단축시킬 수 있습니다. 따라서 가능한 한 멤브레인의 성능 매개 변수를 복구하려면 세라믹 멤브레인을 정기적으로 청소해야합니다.

오염 물질의 종류

1. 무기 파울 링
압력 구동 멤브레인 분리 시스템에서, 멤브레인의 보유로 인해, 시스템 내의 성분들의 농도가 멤브레인 표면 상에서 발생하여, 농도 분극을 초래할 것이다. 가용성 성분의 경우, 이온의 함량이 그의 용해도를 초과할 때, 침전 또는 오염은 막 표면 및 기공에서 형성될 것이다. 가장 중요한 무기 오염 물질은 칼슘과 황산 바륨 및 탄산염에 의해 형성된 소위 스케일 층이며, 그 중 CaCO3 및 CaSO4 가 가장 일반적입니다. 대부분의 경우 무기 및 유기 오염 물질 간의 상호 촉진이 발생하여 막 오염을 악화시킵니다.

2. 유기 파울 링
유기 오염 물질은 주로 박테리아 세포 외 중합체 (EPS), 단백질, 펩티드, 지방 및 다당류 및 기타 고분자 물질입니다. 활성 그룹을 포함하는 거대 분자는 Ca2 , Mg2 및 Ba2 와 같은 금속 이온과 상호 작용하여 막 표면에 겔 층을 형성 할 수 있습니다. 따라서 막의 플럭스를 감소시키거나 막의 여과 저항을 증가시킨다.

3. 미생물 오염
미생물 오염은 주로 미생물과 그 대사 산물로 구성된 끈적 끈적한 물질입니다. 막의 표면은 부식질, 글리칸 지질 및 미생물의 생존 조건을 가진 미생물의 대사 활성 생성물과 같은 거대 분자 물질을 쉽게 흡착합니다. 생물막을 형성하기 쉽기 때문에 막의 돌이킬 수없는 막힘을 유발하고 물의 흐름을 감소시킵니다.

4. 콜로이드 파울 링
조류, 박테리아 및 유기물은 모두 콜로이드 크기일 수 있으며, 이들 콜로이드 물질은 막 표면에 흡착되어 오염을 일으킬 수 있다. 콜로이드 물질은 기원이 다르며, 그들이 생산하는 막 오염도 매우 다릅니다. 비생물학적 공정으로부터의 콜로이드 물질은 미사 및 점토와 같은 무기 물질을 포함한다. 이로 인한 물 플럭스의 감쇠는 종종 필터 케이크 층의 오염으로 인해 발생합니다. 그들은 일반적으로 멤브레인 표면에 열역학적으로 그리고 비가역적으로 흡착되지 않습니다. 이러한 유형의 멤브레인 표면에 축적 된 콜로이드는 유압 세척 (예: 역세척 및 공기 스크러빙) 에 의해 쉽게 제거됩니다. 미생물 대사에 의해 생성 된 콜로이드 물질은 종종 막 표면에 영구적으로 흡착되어 돌이킬 수없는 흡착 오염을 유발합니다. 미생물 공정으로부터의 콜로이드 오염은 미생물 오염으로 분류된다.

멤브레인 오염 방지 조치

1. 막 표면의 수정
멤브레인 표면의 변형은 물리적 변형 및 화학적 변형으로 나눌 수 있습니다. 물리적 변형은 블렌딩 및 표면층을 포함합니다. 블렌딩은 막의 친수성을 향상시키기 위해 친수성 중합체를 막 형성 물질과 혼합하는 것이다. 표면 코팅은 멤브레인 재료와 용액 내 성분 사이의 흡착을 방지하기 위해 멤브레인 표면에 기능성 프리 코팅 층을 형성하여 분리 막의 오염 방지 특성을 향상시키는 것을 말합니다.

2. 공급 액체의 전처리
공급 액체의 전처리는 멤브레인 모듈의 물 유입 표준을 충족시키는 것입니다 (예를 들어, 역삼투막의 공급 오염 지수 SDI는 5 미만이어야합니다). 전처리는 여과 전에 사료 용액에 하나 이상의 물질을 첨가하는 것을 말하며, 이는 사료 용액 또는 용질의 특성을 변화시킨다. 전처리는 화학적 처리 및 물리적 처리를 포함한다.
물리적 처리는 일반적으로 막의 기공을 차단할 수 있는 부유 입자를 제거하기 위한 사전 여과 및 원심분리를 포함한다. 화학적 처리는 겔 층을 형성하는 경향을 감소시키기 위해 거대 분자 또는 콜로이드 오염물질을 등전점으로부터 멀리 유지하기 위해 공급 용액의 pH를 조정하는 것을 포함한다. Ca2 및 Mg2 와 같은 2 가 이온은 거대분자 사슬을 가합하여 침전을 형성할 수 있는 반면, 1 가 이온은 반대로 침전 및 오염을 방지할 수 있다. 따라서 사람들은 종종 이온 교환을 사용하여 다가 이온을 제거합니다. 화학 공정도 포함강수량과 응집, 또는 오염 또는 살균에 저항하는 특수 화학 물질의 사용을 제거합니다.
멤브레인 세정 방법은 일반적으로 물리적 방법과 화학적 방법으로 나눌 수 있습니다. 물리적 방법은 오염 물질을 제거하기 위해 고유동 물 세척, 스폰지 볼 기계 청소 등을 사용하는 것을 말합니다. 화학적 방법은 막 재료 자체를 손상시키지 않지만 오염 물질을 용해하거나 대체 할 수있는 화학 물질로 막을 청소하는 것입니다. 다른 멤브레인 재료, 분리 시스템으로 인해, 작동 조건, 멤브레인 파울 링 메커니즘 및 파울 링 원인도 다르므로 모든 시스템에 적합한 세척 방법이 얻어지지 않았습니다. 따라서 특정 시스템에 대한 실험 작업과 시스템이 오염 된 후 멤브레인의 재생이 필요합니다. 첫째, 오염 물질의 주요 오염 저항 및 주요 구성 요소를 명확히해야하며, 이를 바탕으로 적절한 세정제와 해당 세척 조건을 목표로 선택해야합니다.
무기 막에 관한 한, 우수한 화학적 안정성 및 높은 기계적 강도는 더 넓은 범위의 세정 방법에 의해 세정될 수 있게 한다. 현재 오염 된 무기 막의 화학적 세척에 대한 일반적인 규칙은 다음과 같습니다. 강한 무기산은 오염 물질의 일부 불용성 물질을 가용성 물질로 바꾼다. 유기산은 주로 무기 염의 침착을 제거합니다. 착화제는 오염 물질의 무기 이온과 복합화되어 용해도가 높은 물질을 생산할 수 있으며, 막 표면 및 기공 및 흡착 된 무기 오염 물질에 대한 염 침착을 줄일 수 있습니다. 계면 활성제는 주로 유기 오염 물질을 제거하는 데 사용됩니다. 강한 산화제와 강한 염기는 오일, 단백질, 조류 및 기타 생물학적 물질의 오염을 제거하기에 적합합니다. 세포 파편과 같은 오염 시스템의 경우 효소 세정제가 종종 사용됩니다. 오염이 매우 심각한 막의 경우 강산과 강한 알칼리가 일반적으로 교대로 사용되어 세척되며 차아 염소산 나트륨 및 기타 산화제 및 계면 활성제가 첨가됩니다.
적절한 청소 조건과 작동 모드를 선택하는 것도 매우 중요합니다. 다른 작동 조건 및 작동 모드에서 동일한 세정제는 청소 효과에 큰 차이가 있습니다. 무기 막 세척 과정에서 고속 및 저압의 작동 조건이 자주 사용되며 때로는 역습으로 사용됩니다. 물리적 방법의 역할을 수행하고 멤브레인 플럭스를 최대한 회복시키기 위해.
화학 세정 외에도 무기 막의 고온 내성은 특히 생물학적 및 식품 응용 분야에서 재생의 목적을 달성하기 위해 소위 열 세척 방법을 사용할 수 있습니다. 증기 또는 오토클레이브 등으로 멸균 할 수 있습니다. 오염 물질을 제거하기 위해 먼저 화학 세정을 수행해야합니다. 증기 등에 의한 막의 소독 및 재생은 120 ~ 130 ℃에 도달할 수 있다. 이 과정에서 특히 충격으로 인한 멤브레인의 손상을 피하기 위해 가열 및 냉각 속도에주의를 기울여야합니다.세라믹 막.
250 ℃ 처리를 견딜 수있는 무기 막의 경우 고온 연소를 사용하여 일부 유기 오염 물질을 제거 할 수도 있습니다. 그러나 가열 후 막의 기공 구조와 표면 형태의 변화에주의를 기울여야합니다. 또한, 이 방법은 밀봉 재료의 고온 저항성을 가진 구성 요소에 더 적합합니다. 그렇지 않으면 처리 공정이 복잡하고 경제적이지 않습니다.