A poliacrilamida (PAM) pode causar incrustações irreversíveis em vários tipos de membranas de filtro. Este artigo enfoca a análise de incrustações inorgânicas em membranas. Um problema-de longa data com a operação da membrana inorgânica é que enquanto existir PAM livre no sistema, o elemento da membrana experimentará um aumento contínuo no diferencial de pressão e um declínio irreversível do fluxo, e a limpeza convencional com ácido e álcali será insuficiente para restaurar seu desempenho de filtração inicial.
I. As membranas inorgânicas não são suscetíveis à corrosão, mas não podem resistir à contaminação irreversível do polímero.
A maioria das membranas inorgânicas no mercado são caracterizadas por uma estrutura química estável e alta resistência mecânica, tornando-as resistentes à corrosão química e, portanto, amplamente utilizadas em vários cenários de tratamento de água industrial. Contudo, os danos causados pelo PAM às membranas inorgânicas não são considerados corrosão química; manifesta-se principalmente em duas formas de incrustação:
Os polímeros aderem à superfície da membrana e à parede interna dos poros, alterando a interface de filtração hidrofílica original da membrana.
Os polímeros livres penetram nos poros da membrana de tamanho micro-, onde longas cadeias moleculares se enrolam, formam pontes e se enredam, formando bloqueios internos profundos.
O efeito de ponte da poliacrilamida (PAM) (Imagem da internet)
O simples enxágue com ar-água, lavagem com ácido ou lavagem alcalina só pode remover lodo superficial solto e não pode remover completamente incrustações residuais de alto-peso{2}}molecular presas dentro dos poros da membrana. Diferentes tipos de PAMs diferem apenas na taxa de desenvolvimento de incrustações e na forma de entupimento;nenhum tipo de PAM é seguro e isento de riscos-para membranas inorgânicas.
II. Características diferenciadas de incrustação de membranas inorgânicas bloqueadas por três tipos de PAM
Independentemente do tipo de PAM utilizado, desde que os polímeros livres entrem continuamente no módulo de membrana inorgânica, ocorrerão os seguintes problemas comuns:
dentro dos poros da membrana, formando bloqueios profundos que não podem ser eliminados pela limpeza superficial;
O polímero é uma matéria orgânica-contendo carbono que fornece continuamente nutrientes para microorganismos, promovendo o crescimento de limo biológico;
Camadas de resíduos orgânicos adsorvem hidróxidos de cálcio, magnésio e metais na água, que se acumulam para formar uma poluição complexa em múltiplas-camadas.
A limpeza convencional com ácidos e álcalis por si só não consegue eliminar completamente a poluição irreversível causada pelos polímeros.
III. Membranas cerâmicas de carboneto de silício: a solução preferida após contaminação por PAM
Diante do desafio da resistência limitada a produtos químicos em membranas inorgânicas comuns e da limpeza incompleta da contaminação persistente por PAM, as membranas cerâmicas de carboneto de silício tornaram-se a escolha preferida para lidar com a contaminação por PAM devido ao seu desempenho superior.
As membranas cerâmicas de carboneto de silício são resistentes a ácidos e álcalis de pH 1-14 e a altas temperaturas. Seu desempenho pode ser restaurado de forma eficiente usando um programa de limpeza padronizado: Primeiro, uma solução alcalina de 60 graus é usada em combinação com EDTA para limpeza circulante. O efeito de saponificação da solução alcalina de alta temperatura decompõe o resíduo de PAM na superfície da membrana e na superfície dos poros. O EDTA pode quelar íons de cálcio e magnésio na água, evitando que a incrustação forme um composto de poluição com o PAM. Na maioria dos casos de poluição leve a moderada por PAM, o fluxo da membrana pode ser restaurado para 90% do seu valor inicial após a limpeza com este programa.
Se ocorrer contaminação grave por PAM e as soluções convencionais de lavagem alcalina + EDTA não conseguirem limpar completamente a membrana, as membranas cerâmicas de carboneto de silício podem ser "recicladas" através da tecnologia de regeneração de calcinação em alta-temperatura. Utilizando sua resistência a altas-temperaturas, os polímeros PAM teimosos e insolúveis dentro dos poros da membrana são completamente queimados e decompostos por meio de tratamento-de alta temperatura, removendo completamente bloqueios profundos. Após a regeneração, o desempenho do elemento de membrana pode ser totalmente restaurado ao seu estado original, uma vantagem única que é difícil de alcançar com outros materiais de membrana inorgânicos.
Em comparação com outras membranas inorgânicas, as membranas cerâmicas de carboneto de silício oferecem vantagens significativas em cenários contaminados com-PAM: soluções de limpeza flexíveis, recuperação completa, limpeza química repetida para prolongar a vida útil, excelente resistência à corrosão e resistência a altas-temperaturas, e nenhum dano ao substrato da membrana durante a limpeza e regeneração. Eles são particularmente adequados para cenários complexos de tratamento de água, como águas residuais industriais contendo PAM e água produzida em campos petrolíferos. É crucial observar que mesmo com excelentes capacidades de recuperação de membrana, a adição excessiva de PAM não é recomendada; controlar a quantidade de PAM na fonte é fundamental para reduzir custos de operação e manutenção.
Resumoy
Todas as membranas de filtro são suscetíveis à incrustação de PAM. Qualquer tipo de polímero de poliacrilamida que entre no módulo de membrana trará risco de entupimento irreversível. O princípio fundamental do projeto de processos e da{2}}operação e manutenção no local é evitar a adição de PAM antes da membrana. Se o processo não puder evitá-lo, a dosagem deverá ser rigorosamente controlada e sedimentação suficiente e filtração em vários estágios deverão ser usadas para reduzir a carga de polímero livre da fonte e retardar o processo de incrustação da membrana inorgânica.
1. Damos as boas-vindas aos colegas em processos e operações de tratamento de água para compartilharem suas experiências e desafios na operação de vários sistemas de membrana na seção de comentários e para aprenderem uns com os outros.
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