Présentation du détartrage des silicates
Les composés de silice constituent une impureté majeure dans l'eau naturelle, se dissolvant souvent dans l'eau au contact de roches contenant des silicates et des aluminosilicates. Les eaux souterraines contiennent généralement plus de composés de silice que les eaux de surface, la teneur en SiO2 étant généralement présente dans les sources d'eau conventionnelles.<50 mg/L.
Dans les projets de réutilisation des eaux usées industrielles (en particulier les systèmes de réutilisation des eaux usées chimiques du charbon), la teneur généralement élevée en SiO2 dans les eaux usées conduit facilement à l'entartrage des silicates dans les systèmes à osmose inverse, ce qui a un impact sérieux sur leur durée de vie et leur fonctionnement stable.
Dans le domaine des décharges nulles-actuellement populaire en Chine, l'entartrage des silicates est l'un des problèmes les plus difficiles à résoudre en raison de la difficulté d'éliminer le SiO2.
Mécanisme de tartre des silicates
Les systèmes RO sont très sensibles à la teneur en SiO2 car, dans un état saturé, le SiO2 peut polymériser en silice colloïdale hautement insoluble, se déposant à la surface de la membrane et s'avérant difficile à nettoyer. La concentration admissible de SiO2 dans la section concentrée de RO (Air de recirculation) dépend du produit de solubilité du SiO2 et est fortement affectée par la température et le pH de l'eau.
La solubilité du SiO2 est directement proportionnelle à la température de l’eau ; par exemple, la solubilité est de 100 mg/L à 25 degrés et de 160 mg/L à 40 degrés.
La relation entre la solubilité du SiO2 et le pH :
À pH 7–8, SiO2 existe sous forme d’acide silicique dissous, avec H2SiO3 et HSiO3- présents dans l’eau. À un pH plus bas, il existe sous forme de solution d'acide libre ou à l'état colloïdal de silicate de calcium et de magnésium. À un pH plus élevé, si des ions calcium et magnésium sont présents dans l’eau, elle existe à l’état colloïdal de silicate de calcium et de magnésium.
Caractéristiques et dangers du tartre silicaté
Le carbonate de calcium a une dureté Mohs (le diamant est de 10) de 3, le fluorure de calcium a une dureté Mohs de 4 et le silicate a une dureté Mohs liée à la teneur en eau, allant de 4,5 à 7,5. Le tartre silicaté est le plus dur de tous les types de tartre.
Une fois que le tartre des silicates se produit dans un système d’osmose inverse, le taux de dessalement et le débit de perméat diminueront rapidement, et le taux de dessalement diminuera considérablement même après un nettoyage chimique.
Un tartre important peut provoquer une augmentation rapide de la différence de pression et peut même conduire au rinçage du tamis à concentré.
L'observation microscopique de membranes fortement entartrées révèle de fines rayures sur la surface de la membrane, indiquant des dommages physiques irréversibles.
Exigences relatives au SiO2 et à d'autres concentrations d'ions dans l'eau d'alimentation
La concentration de SiO2 dans l'eau d'alimentation par osmose inverse est déterminée sur la base de la solubilité maximale du côté concentré et du facteur de concentration, et est généralement de 20 ppm. Conditions préalables : Oxygène (OD) < 0,5 mg/L, pH < 6 et concentrations en ions fer et aluminium < 0,05 mg/L, car la teneur en ions fer et aluminium a un impact significatif sur le tartre des silicates.
L'influence du fer, de l'aluminium, etc. sur le tartre des silicates
Le tartre de silice est principalement dû à la présence d’aluminium ou de fer dans l’eau. Le fer et l'aluminium réagissent avec le silicium pour former des silicates métalliques insolubles (silicate d'aluminium et silicate de fer). Ces silicates métalliques modifient la solubilité du SiO2, accélérant ainsi l'encrassement de la membrane.
Même à de faibles concentrations de silicium (10 ppm), des concentrations d'aluminium de 50 ppb peuvent dégrader les performances du système.
Si du silicium est présent, assurez-vous que l'eau est exempte d'aluminium ou de fer et utilisez une cartouche filtrante de sécurité de 1 μm, ainsi qu'un nettoyage préventif à l'acide.
Écailles de silicate nettoyantes
Le nettoyage chimique conventionnel est largement inefficace contre le tartre de silicate, tandis que l'acide fluorhydrique est très efficace. Même à basses températures et concentrations, l’acide fluorhydrique présente un bon pouvoir dissolvant du tartre silicaté.
Le nettoyage chimique peut être effectué en utilisant un mélange de 0,1 % de HF et 0,4 % de HCl, ou 0,1 % de NaF et 0,4 % de HCl.
Note:
(1) La concentration de la solution de nettoyage doit être adaptée en fonction du degré d'encrassement réel. Il est recommandé d'effectuer un essai de nettoyage pour déterminer la concentration appropriée.
(2) L'acide fluorhydrique est extrêmement corrosif. L'inhalation de ses vapeurs ou le contact avec la peau peuvent provoquer des brûlures difficiles à cicatriser. On estime que l’ingestion de 1,5 g d’acide fluorhydrique peut entraîner la mort immédiate. L'inhalation de concentrations élevées de brouillard d'acide fluorhydrique peut provoquer une bronchite et un œdème pulmonaire hémorragique. Il peut également être absorbé par la peau, provoquant une intoxication grave. Par conséquent, des mesures de protection doivent être prises lors du nettoyage chimique et l'opération doit être effectuée par du personnel qualifié.
Prévention du tartre aux silicates
(1) Le contrôle de la concentration de SiO2 dans l'eau d'alimentation et du taux de récupération du système d'osmose inverse pour réduire la concentration de SiO2 dans le concentré et l'empêcher de dépasser le produit de solubilité est la principale méthode pour empêcher le tartre du SiO2 ;
(2) L'adoption de processus de prétraitement améliorés ou améliorés, tels que l'adoucissement à la chaux, peut réduire le SiO2 dans l'eau d'alimentation de 50 %, ou l'ajout d'oxyde de magnésium ou d'aluminate de sodium pendant le prétraitement d'adoucissement à la chaux-soude pour réduire la concentration de SiO2 dans l'eau d'alimentation ;
(3) Augmenter de manière appropriée la température de l'eau (mais sans dépasser les limites spécifiées). (4) L'augmentation appropriée du pH de l'influent contribue à augmenter la solubilité du SiO2 et à ralentir le tartre des silicates ;
(5) Ajout d'un inhibiteur de tartre spécifiquement pour le tartre de silice pendant le prétraitement. La concentration maximale admissible de SiO2 du côté concentré varie en fonction de l'inhibiteur de tartre. Veuillez consulter le fabricant de l'inhibiteur de tartre pour plus de détails ;
(6) La silice colloïdale peut être éliminée par adsorption avec une résine échangeuse d'anions fortement basique ou en utilisant une membrane d'ultrafiltration dont le poids moléculaire est réduit à moins de 10 000.