La séparation membranaire n'est pas seulement un maillon important du processus de production chimique, mais également un moyen important de séparation des matières liquides. La précision et l’efficacité de la séparation sont des bases importantes pour évaluer le processus de séparation par membrane. La membrane céramique est une membrane de séparation inorganique avec une fonction de séparation constituée d'un matériau céramique comme milieu. Il s'agit essentiellement d'une céramique poreuse avec une porosité ouverte élevée et présente diverses formes structurelles telles que des types tubulaires et en plaques. Les matériaux de membrane céramique comprennent principalement l'alumine, le titanate d'aluminium, la cordiérite, la zircone, le carbure de silicium, etc., et les produits courants sur le marché sont principalement constitués d'alumine. Cependant, les membranes en céramique d'alumine ont une faible résistance aux chocs thermiques, les membranes en céramique de cordiérite ne sont pas résistantes à la corrosion-à haute température, les membranes en céramique de titanate d'aluminium ont une faible résistance et sont faciles à décomposer à haute température, et les membranes en céramique d'oxyde de zirconium sont sujettes à l'instabilité et à la fissuration. Ces défauts limitent la promotion et l'utilisation de membranes en céramique d'oxyde dans des conditions difficiles telles que des températures élevées, des acides forts et des alcalis forts.
Les membranes tubulaires d'ultrafiltration en carbure de silicium ont un flux important, une résistance à la corrosion et sont faciles à régénérer. Par conséquent, ils sont connus comme les matériaux de séparation membranaire les plus idéaux.
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Types courants de pollution et solutions correspondantes
| Type d'encrassement | Causes typiques | Mesures de prévention et de contrôle | Protocole de nettoyage |
|---|---|---|---|
| Mise à l'échelle inorganique | Dépôt d'ions calcium et magnésium, d'oxydes de fer et de manganèse, se produisant principalement dans l'eau à haute dureté- | Effectuer un processus de ramollissement avant-traitement, contrôler le pH de fonctionnement ; optimiser la vitesse du flux croisé-pour améliorer le récurage de la surface de la membrane | Faire circuler et laisser tremper avec une solution d'acide citrique/acide oxalique à 1 % à 2 % pendant 2 à 4 heures. |
| Encrassement organique | Adsorption d'acide humique, de protéines et d'huile, se produisant principalement dans les eaux usées alimentaires et d'impression et de teinture. | Ajoutez du PAC/PAM pour le prétraitement-de la coagulation ; effectuer un lavage à contre-courant régulier pour réduire l’adhésion des polluants | Nettoyage alcalin avec une solution mixte de 500 à 1 000 mg/L d'hypochlorite de sodium et 0,5 % d'hydroxyde de sodium |
| Encrassement biologique | Croissance microbienne et formation de biofilm, se produisant principalement sous une température de l'eau comprise entre 20 et 35 degrés. | Doser régulièrement des bactéricides (hypochlorite de sodium, dioxyde de chlore) ; contrôler la concentration de DO dans l'influent | Tremper avec une solution d'hypochlorite de sodium à 2 000 mg/L pendant 4 à 6 heures, associé à un nettoyage par ultrasons |
Mythe : L'utilisation fréquente d'un nettoyage chimique à haute-intensité entraîne le vieillissement du matériau de la membrane ; Solution : donner la priorité au contrôle de la pollution en optimisant les paramètres de fonctionnement (tels que l'augmentation de la vitesse du flux transversal-et le raccourcissement du cycle de lavage à contre-courant) et utiliser le nettoyage chimique comme méthode supplémentaire.
Problèmes d'installation et de démarrage-
Fuite après l'installation du module à membrane : comment dépanner et résoudre ?
Problème : Fuite au niveau du capuchon d'extrémité du module à membrane, des connexions à bride et des interfaces des tubes à membrane, entraînant une diminution de la qualité de l'eau de perméation et des fluctuations de pression du système.
Causes : Vieillissement ou rayures sur les joints (joints toriques, joints) lors de l'installation ; couple de serrage inégal du capuchon d'extrémité, entraînant une contrainte déséquilibrée sur la surface d'étanchéité ; désalignement à l’interface du tube à membrane et de la plaque tubulaire, créant des espaces ; impuretés restant sur la surface d'étanchéité après le raccordement à la bride.
Solutions : retirez le capuchon d'extrémité, inspectez l'état des joints, remplacez immédiatement tout joint vieilli ou endommagé, appliquez de l'huile de silicone pour la lubrification avant l'installation ; utilisez une clé dynamométrique pour serrer uniformément les boulons du capuchon d'extrémité, garantissant ainsi une force circonférentielle constante ; nettoyer les scories de soudage, les débris et autres impuretés de la surface d'étanchéité ; installer des joints flexibles au niveau des raccords à bride ; effectuez un test de pression après l'installation (pression 1,2 fois la pression de fonctionnement nominale, maintenue pendant 30 minutes) et ne mettez le système en service qu'après avoir confirmé l'absence de fuite.
Pourquoi le flux du système est-il nettement inférieur à la valeur de conception après le démarrage ?
Analyse des causes : Le liquide protecteur résiduel à l'intérieur du tube à membrane n'a pas été soigneusement rincé lors de l'installation, obstruant les pores de la membrane ; la température de l'eau d'entrée était trop basse (le flux diminue de 3 à 5 % pour chaque baisse de température de 1 degré) ; la pression de l'eau d'entrée n'a pas atteint la valeur nominale ; le processus de prétraitement a échoué, provoquant le colmatage de la surface de la membrane par des matières en suspension.
Solutions : Avant le démarrage, rincez le module à membrane avec de l'eau propre jusqu'à ce que l'eau produite soit exempte de mousse et d'odeur ; ajuster la température de l'eau d'entrée à la plage appropriée pour le matériau de la membrane ; augmentez progressivement la pression d'entrée de l'eau jusqu'à la valeur nominale (évitez les brusques pics de pression- ); vérifiez le pré-filtre (précision de 50 μm recommandée) et remplacez l'élément filtrant rapidement pour intercepter les grosses impuretés particulaires.
Problèmes d'entretien et de nettoyage
Pourquoi le flux ne parvient-il pas à récupérer après un nettoyage chimique ?
Analyse des causes : sélection inappropriée d'un agent de nettoyage (par exemple, utilisation d'un acide fort pour nettoyer les salissures organiques) ; concentration d'agent ou temps de nettoyage insuffisants ; encrassement mixte (inorganique + organique), rendant une seule solution de nettoyage inefficace ; vieillissement du matériau de la membrane et déformation des pores.
Solutions : Déterminer le type d'encrassement grâce à l'analyse de la qualité de l'eau et sélectionner les agents de nettoyage appropriés (acide pour l'encrassement inorganique, alcali + oxydant pour l'encrassement organique, bactéricide pour l'encrassement biologique) ; augmenter la concentration de l'agent dans une plage raisonnable (par exemple, 0,5 % à 1 % de NaOH pour le nettoyage alcalin, 1 % à 2 % d'acide citrique pour le nettoyage acide) ; prolonger le temps de trempage à 4 à 8 heures ; utiliser un schéma de nettoyage combiné « nettoyage alcalin → nettoyage à l'eau → nettoyage acide → nettoyage à l'eau » ; si la membrane est en fonctionnement depuis plus de 3 ans (membranes organiques) ou 5 ans (membranes céramiques), il est recommandé de remplacer le module membranaire.
Comment entretenir les modules à membrane après une inactivité à long terme ?
Arrêt à court-terme (dans les 7 jours) : rincez le module à membrane avec de l'eau propre, vidangez la solution d'alimentation des tubes à membrane, gardez le module à membrane humide, fermez les vannes d'entrée et de sortie et évitez la lumière directe du soleil.
Arrêt à long-terme (plus de 7 jours) : faites circuler et nettoyez le module à membrane avec une solution d'hypochlorite de sodium à 0,5 % ~ 1 %, puis rincez à l'eau propre jusqu'à neutralité ; remplissez ensuite les tubes à membrane avec une solution de bisulfite de sodium à 0,5 % (solution protectrice), scellez et conservez pour éviter la croissance microbienne et l'oxydation du matériau de la membrane ; changer régulièrement (mensuellement) la solution de protection et vérifier l'état du module membranaire.
Idée fausse courante : le fait de ne pas nettoyer avant un arrêt à long-terme entraîne une accumulation de contaminants dans les pores de la membrane, empêchant la récupération du flux au redémarrage ;
Solution : Suivre strictement les procédures de maintenance pour éviter un stockage « sec » ou « sale » du module membranaire.
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