Régénération et nettoyage de la membrane céramique

Certaines mesures peuvent être prises pour prévenir et contrôler le processus de pollution de la membrane céramique pendant le processus de filtration, mais l'encrassement de la membrane ne peut être complètement évité. Avec l'extension du temps de fonctionnement, le flux de perméation de la membrane céramique diminue rapidement et ne peut pas répondre aux exigences du design industriel. Les polluants attachés à la surface de la membrane et existent dans les pores pendant une longue période, ce qui peut provoquer une réaction chimique avec la membrane et réduire sa durée de vie. Par conséquent, afin de récupérer autant que possible les paramètres de performance de la membrane, la membrane céramique doit être nettoyée régulièrement.

Types de polluants

1. Encrassement inorganique
Dans un système de séparation par membrane entraîné par pression, en raison de la rétention de la membrane, la concentration des composants dans le système se produira sur la surface de la membrane, entraînant une polarisation de concentration. Pour les composants solubles, lorsque la teneur en ions dépasse sa solubilité, des précipitations ou un encrassement se formeront à la surface de la membrane et dans les pores. Les polluants inorganiques les plus importants sont la couche dite d'échelle formée par le calcium et le sulfate et le carbonate de baryum, parmi lesquels le CaCO3 et le CaSO4 sont les plus courants. Dans la plupart des cas, il existe une promotion mutuelle entre les polluants inorganiques et organiques, aggravant la pollution membranaire.

2. encrassement organique
Les polluants organiques sont principalement des polymères extracellulaires bactériens (EPS), des protéines, des peptides, des graisses et des polysaccharides et d'autres substances macromoléculaires. Les macromolécules contenant des groupes actifs peuvent interagir avec des ions métalliques tels que Ca2 , Mg2 et Ba2 pour former une couche de gel à la surface de la membrane, réduisant ainsi le flux de la membrane ou augmentant la résistance de filtration de la membrane.

3. Contamination microbienne
La contamination microbienne est principalement une substance collante composée de micro-organismes et de leurs métabolites. La surface de la membrane adsorbe facilement les substances macromoléculaires telles que l'humus, les lipides glycanes et les produits des activités métaboliques des microorganismes, qui ont les conditions de survie des micro-organismes, et il est facile de former un biofilm, ce qui provoque un blocage irréversible de la membrane et diminue le flux d'eau.

4. encrassement colloïdal
Les algues, les bactéries et la matière organique peuvent tous être de taille colloïdale, et ces substances colloïdales peuvent s'adsorber à la surface de la membrane et provoquer une pollution. Les substances colloïdales ont des origines différentes et l'encrassement de la membrane qu'elles produisent est également très différent. Les substances colloïdales issues de processus non biologiques comprennent des substances inorganiques telles que le limon et l'argile. L'atténuation du flux d'eau causé par eux est souvent causée par la pollution de la couche de gâteau de filtre. Ils n'adsorbent généralement pas thermodynamiquement et de manière irréversible sur la surface de la membrane; ces types d'accumulés sur la surface de la membrane Le colloïde est facilement éliminé par nettoyage hydraulique (comme le lavage à contre-soi et le nettoyage à l'air). Les substances colloïdales produites par le métabolisme microbien sont souvent adsorbées en permanence à la surface de la membrane, provoquant une pollution par adsorption irréversible. La contamination colloïde par des processus microbiens est classée comme contamination microbienne.

Mesures de contrôle de l'encrassement de la membrane

1. modification de la surface de la membrane
La modification de la surface de la membrane peut être divisée en modification physique et modification chimique. La modification physique comprend le mélange et la couche de surface. Le mélange consiste à mélanger un polymère hydrophile avec un matériau formant une membrane pour améliorer l'hydrophilie de la membrane; revêtement de surface se réfère à la formation d'une couche de pré-couche fonctionnelle sur la surface de la membrane pour empêcher l'adsorption entre le matériau de la membrane et les composants en solution, de manière à améliorer la propriété anti-pollution de la membrane de séparation.

2. prétraitement de l'alimentation liquide
Le prétraitement du liquide d'alimentation consiste à répondre à la norme d'entrée d'eau du module à membrane (par exemple, l'indice de pollution d'alimentation SDI de la membrane d'osmose inverse doit être inférieur à 5). Le prétraitement consiste à ajouter une ou plusieurs substances à la solution d'alimentation avant filtration, ce qui modifie les propriétés de la solution d'alimentation ou du soluté. Le prétraitement comprend le traitement chimique et le traitement physique.
Le traitement physique comprend généralement une pré-filtration et une centrifugation pour éliminer les particules en suspension qui peuvent bloquer les pores de la membrane. Le traitement chimique comprend l'ajustement du pH de la solution d'alimentation pour éloigner les macromolécules ou les polluants colloïdaux du point isoélectrique afin de réduire la tendance à former une couche de gel. Les ions divalents, tels que Ca2 et Mg2, peuvent former des précipitations en pontant la chaîne macromoléculaire, tandis que les ions monovalents peuvent au contraire empêcher les précipitations et la pollution. Par conséquent, les gens utilisent souvent l'échange d'ions pour éliminer les ions multivalents. Le processus chimique également inclLes précipitations et la floculation, ou l'utilisation de produits chimiques spéciaux pour résister à la pollution ou à la stérilisation.
Les méthodes de nettoyage des membranes peuvent généralement être divisées en méthodes physiques et méthodes chimiques. La méthode physique fait référence à l'utilisation d'un lavage à eau à haut débit, d'un nettoyage mécanique à boule d'éponge, etc. pour éliminer les polluants, et la méthode chimique consiste à nettoyer la membrane avec des agents chimiques qui n'endommagent pas le matériau de la membrane elle-même, mais peuvent dissoudre ou remplacer les polluants. En raison des différents matériaux de membrane, systèmes de séparation, Et les conditions de fonctionnement, les mécanismes d'encrassement de la membrane et les causes d'encrassement sont également différents, jusqu'à présent, aucune méthode de nettoyage appropriée pour tous les systèmes n'a été obtenue. Par conséquent, il est nécessaire d'effectuer des travaux expérimentaux pour le système spécifique et pour la régénération de la membrane après la pollution d'un système. Premièrement, la principale résistance à la pollution et les principaux composants des polluants doivent être clarifiés, et sur cette base, l'agent de nettoyage approprié et les conditions de nettoyage correspondantes doivent être sélectionnés de manière ciblée.
En ce qui concerne les membranes inorganiques, leur excellente stabilité chimique et leur haute résistance mécanique leur permettent d'être nettoyées par un plus large éventail de méthodes de nettoyage. À l'heure actuelle, les règles générales pour le nettoyage chimique des membranes inorganiques polluées sont les suivantes: l'acide inorganique fort transforme certaines substances insolubles dans les polluants en substances solubles; L'acide organique élimine principalement le dépôt de sels inorganiques; l'agent complexant peut se complexer avec des ions inorganiques dans les polluants pour produire des substances à haute solubilité, qui peut réduire le dépôt de sel sur la surface de la membrane et les pores et les polluants inorganiques adsorbés; les tensioactifs sont principalement utilisés pour éliminer les polluants organiques; Oxydants forts et bases fortes sont adaptés pour éliminer la pollution de l'huile, des protéines, des algues et d'autres substances biologiques; pour le système de pollution tels que les débris cellulaires, l'agent de nettoyage enzymatique est souvent utilisé. Pour les membranes à pollution très grave, des acides forts et des alcalis forts sont généralement utilisés en alternance pour nettoyer, et de l'hypochlorite de sodium et d'autres oxydants et tensioactifs sont ajoutés.
Il est également très important de choisir les conditions de nettoyage et le mode de fonctionnement appropriés. Le même agent de nettoyage, dans différentes conditions de fonctionnement et modes de fonctionnement, a une grande différence dans l'effet de nettoyage. Dans le processus de nettoyage de la membrane inorganique, les conditions de fonctionnement à haute vitesse et basse pression sont souvent utilisées, et parfois avec un lavage à contre-courant, afin de jouer le rôle de méthodes physiques et de récupérer le flux de la membrane au maximum.
En plus du nettoyage chimique, la résistance à haute température des membranes inorganiques permet d'utiliser la méthode dite de nettoyage thermique pour atteindre le but de la régénération, en particulier dans les applications biologiques et alimentaires, qui peut être stérilisé par la vapeur ou l'autoclave, etc. Il est encore nécessaire d'effectuer d'abord un nettoyage chimique pour éliminer les contaminants. La désinfection et la régénération de la membrane par la vapeur, etc. peuvent atteindre 120 ~ 130 ℃. Dans ce processus, il est nécessaire de faire attention à la vitesse de chauffage et de refroidissement pas trop rapide pour éviter d'endommager la membrane en raison de l'impact, en particulierMembrane en céramique.
Pour les membranes inorganiques pouvant résister au traitement 250 ℃, la combustion à haute température peut également être utilisée pour éliminer certains polluants organiques, mais il convient de prêter attention aux changements dans la structure des pores et la morphologie de surface de la membrane après chauffage. En outre, cette méthode est plus appropriée pour les composants avec une résistance à haute température des matériaux d'étanchéité, sinon le processus de traitement est complexe et non économique.