Встановлення пом’якшувача води широко вважається ефективним способом запобігання утворенню накипу в системах зворотного осмосу (RO). Однак багато операторів заводів виявляють, що накип на мембрані RO все ще відбувається навіть після пом’якшення. Перепад тиску продовжує зростати, частота очищення збільшується, а продуктивність мембрани поступово знижується.
Причина проста: пом’якшувач води видаляє лише іони жорсткості, такі як кальцій і магній. Він не впливає на всі речовини, що утворюють накип, і не усуває складну хімію, яка спричиняє забруднення мембрани зворотного осмосу.
Розм’якшення не видаляє кремнезем
Однією з найпоширеніших причин забруднення мембрани є кремнезем. Пом’якшувачі води працюють за допомогою іонного обміну, замінюючи кальцій і магній іонами натрію. Однак кремнезем існує в основному у вигляді розчиненої кремнієвої кислоти або колоїдних частинок, а не заряджених іонів жорсткості. В результаті він проходить через пом'якшувач майже без змін.
Коли живильна вода містить понад 30–40 частин на мільйон кремнезему, концентрація біля поверхні мембрани може перевищувати межу розчинності, особливо в системах RO з високим-відновленням. Потім кремнезем полімеризується та утворює скло-відкладення, яке міцно прилипає до мембрани, і його надзвичайно важко видалити за допомогою звичайного очищення кислотою.
| Параметр | Продуктивність пом'якшувача води |
|---|
| Кальцій і магній | Видалено |
| Кремнезем (SiO₂) | Не видалено |
| Колоїдний кремнезем | Не видалено |
| Ризик утворення накипу | Залишається високим |
Ось чому джерела підземних вод із підвищеним вмістом кремнезему часто стикаються з утворенням накипу на мембрані RO, незважаючи на відмінне видалення жорсткості.
Сульфатний накип все ще може утворитися
Усунення твердості не усуває сульфат{0}}накипу. Промислові системи RO зазвичай стикаються з такими відкладеннями, як сульфат кальцію (гіпс), сульфат барію та сульфат стронцію. Ці сполуки регулюються хімічним складом насичення, а не лише твердістю.
Навіть вода з відносно низькими концентраціями кальцію може стати перенасиченою сульфатними солями в системі RO. Коли вода проходить через мембранні елементи, розчинені тверді речовини стають все більш концентрованими, створюючи ідеальні умови для випадання сульфатів.
| Звичайна сульфатна накип | характеристики |
| Сульфат кальцію (CaSO₄) | Поширений у промисловій кормовій воді |
| Сульфат барію (BaSO₄) | Надзвичайно низька розчинність |
| Сульфат стронцію (SrSO₄) | Менш поширений, але його важко видалити |
З цієї причини сульфатний накип залишається однією з найпоширеніших причин забруднення мембран зворотного осмосу в системах, що використовують пом’якшену живильну воду.
Високі показники відновлення посилюють поляризацію концентрації
Сама лише якість попередньої обробки RO не може запобігти утворенню накипу, якщо швидкість відновлення перевищує проектні межі.
Під час роботи відторгнені солі накопичуються біля поверхні мембрани і утворюють концентраційний прикордонний шар. Концентрація солі в цьому шарі може бути в два-три рази вищою, ніж у потоці масового концентрату. У системах із високим-відновленням концентрація прекурсорів утворення накипу всередині кінцевих мембранних елементів може досягати п’яти-десятикратної вихідної концентрації живлення.
За цих умов навіть пом’якшена вода може стати перенасиченою, в результаті чого кремнезем, сульфатні солі або залишкові іони жорсткості випадають в осад і утворюють відкладення накипу.
Ефективність пом’якшувача з часом може погіршитися
Пом’якшувачі води не потребують-обслуговування. Вичерпання смоли, сольові мости, несправності клапанів і неповна регенерація можуть призвести до витоку твердості.
Навіть невелике підвищення твердості лише на 2–3 частки на мільйон може стати висококонцентрованим у системі RO з високим-відновленням. Після концентрації в кілька разів ці залишкові іони все ще можуть викликати значне утворення накипу на мембрані.
Тому регулярний контроль твердості на виході пом’якшувача є важливим, але його часто нехтують під час повсякденної--роботи установки.
Для пом’якшеної води все ще потрібен належний рН і контроль проти накипу
Ще одна поширена помилка полягає в тому, що пом’якшена вода більше не потребує коригування рН або дозування засобу проти накипу. Насправді поведінка утворення накипу змінюється залежно від хімічного складу води:
- Вищий рН зазвичай знижує розчинність кремнезему та підвищує ризик утворення накипу.
- Нижчий рН може контролювати деякі гідроксиди металів, але може сприяти іншим формам осадження.
- Загальні засоби проти накипу, призначені в основному для контролю карбонату кальцію, можуть запропонувати обмежений захист від кремнезему або сульфату.
Таким чином, багато промислових систем зворотного осмосу досягають найкращих результатів, поєднуючи пом’якшення води з ретельно підібраними засобами проти накипу та оптимізованим контролем pH.
Пом’якшувач води є важливим компонентом попередньої обробки RO, але він не є повним рішенням для запобігання утворенню накипу на мембрані. Кремнезем, сульфатні солі, надмірні показники відновлення, проблеми з продуктивністю пом’якшувачів і неправильне дозування хімікатів можуть сприяти забрудненню мембрани зворотного осмосу.
Щоб збільшити термін служби мембрани та підтримувати стабільну продуктивність системи, оператори повинні оцінювати весь хімічний склад живильної води, а не зосереджуватися лише на видаленні жорсткості. У багатьох випадках найефективнішою стратегією є поєднання пом’якшення, дозування антинакипу, належної конструкції відновлення та постійного моніторингу якості води.
