膜化学清洗:为什么需要它以及如何执行?

膜结垢是指在膜过滤过程中发生在膜表面或膜孔中的颗粒和有机物积聚。膜结垢导致膜性能损失,即较低的废品率,较低的渗透通量和较高的压降,这转化为较高的运行成本。结垢程度取决于进料质量,操作条件,膜特性和组件设计。

膜结垢可分为三种类型:液压可逆,化学可逆和不可逆结垢。可以物理去除水力可逆结垢(例如,通过在膜表面附近引入湍流)或通过反冲洗膜。另一方面,化学可逆结垢只能通过化学清洁方法清除,而不可逆结垢则是**性的。

通常,当无法通过物理方式清除污垢时,将执行化学清洁。膜的化学清洁将从膜表面清除污垢并恢复膜性能。尽管不同的膜制造商对化学清洗的频率有不同的指导原则和建议,但根据经验,在以下情况下要进行化学清洗:

  • 归一化渗透流量下降约10-15%
  • 标准化渗透物质量下降10-15%
  • 归一化压降增加10-15%

选择合适的清洁剂和各自的浓度取决于结垢的性质和强度,以及它们与膜以及膜单元中湿润材料的化学相容性。通常称为原位清洗(CIP)的清洗程序会随频率,工作压力,流量,温度和pH值而变化,并且通常是结垢类型和强度以及膜组件设计的函数。

虽然某些膜制造商提供专有的化学药品和清洁程序,但就地进行膜清洁(CIP)的一般准则包括:

  • 清洁化学品: 用于有机污垢:NaOH 0.05-0.1%
    • 对于无机和胶体污垢:强酸(H 2 SO 4,H 3 PO 4,HCl,柠檬酸)0.1-0.2%
  • 清洁压力: 15-75 psi(1-5 bar)
  • pH范围:醋酸纤维素(CA):3-8
    • 聚砜(PS):2-11.5
    • 聚酰胺(PA)2-11.5
  • 温度:高温下清洁程序更有效:例如35-50°C
  • 循环时间:大多数清洁化学品应循环10-30分钟,然后浸泡10-30分钟,然后在冲洗前**后循环10分钟。对于高结垢强度,可能需要长达3小时的循环。
  • 循环速率:化学清洗在更高的流速下更有效。
    • 较高的流速导致较高的错流速度,因此膜表面的剪切力较高,这已被证明可有效控制结垢