Membrane ad osmosi inversa

Applicazione delle membrane ad osmosi inversa

Come prolungare la vita delle membrane ad osmosi inversa

La sostituzione parziale della membrana potrebbe essere sufficiente
In molti casi, la sostituzione della membrana può essere chirurgica. Nel caso di incrostazioni permanenti, è possibile che la pulizia sia stata inefficace solo con le membrane più gravemente sporche, come le membrane dell'estremità di ingresso, e solo quelle dovranno essere sostituite.

Quando la formazione di calcare provoca un aumento del differenziale di pressione dell'ultimo stadio dell'osmosi inversa che non viene ripristinato dalla pulizia, sarà necessario sostituire solo gli elementi della membrana all'estremità del concentrato per ripristinare le prestazioni originali.

La formazione di incrostazioni può verificarsi rapidamente se si verifica un fallimento nei mezzi utilizzati per prevenire tali incrostazioni o se le condizioni dell'acqua dovessero cambiare. Le cause più comuni includono il guasto di una pompa di iniezione chimica o la scarsa rigenerazione di un addolcitore a monte. Molti tipi di incrostazioni provocano un aumento del differenziale di pressione dell'ultimo stadio. La pulizia acida in loco avrà spesso successo se le incrostazioni sono composte principalmente da carbonato di calcio, il che sarà evidente quando si verifica un aumento sostanziale della conduttività del permeato dai vasi della membrana interessati. Le scaglie di solfato e silice sono molto meno solubili dei carbonati e la loro presenza può comportare la necessità di sostituire le membrane all'estremità del concentrato.

Modi per prolungare la vita della membrana
La membrana a film sottile di poliammide comunemente utilizzata per l'osmosi inversa può tollerare molti prodotti chimici aggressivi ma ha una tolleranza minima alla presenza di forti agenti chimici ossidanti nell'acqua di alimentazione, il problema più comune è il cloro libero. Anche concentrazioni pari a 0,05 milligrammi per litro (mg/L) di cloro libero danneggeranno nel tempo il polimero della membrana. Questo danno ossidativo è cumulativo, poiché ogni esposizione provoca una maggiore rottura dei suoi legami polimerici poiché gli atomi di cloro si attaccano all'interno del polimero. Un aumento della portata del permeato normalizzato, seguito da una diminuzione del rigetto del sale, di solito significa che si è verificata l'ossidazione della membrana.

L'ozono è un altro ossidante preoccupante se entra nell'acqua di alimentazione ad osmosi inversa. Anche le concentrazioni in tracce reagiscono rapidamente con la membrana. Ma mentre le membrane all’estremità dell’ingresso verranno rapidamente distrutte e dovranno essere sostituite, l’ozono sarà completamente esaurito prima di raggiungere le membrane all’estremità del concentrato.

Poiché il cloro libero è meno aggressivo, la degradazione delle membrane ad osmosi inversa tende ad essere più uniforme in tutto il sistema ad osmosi inversa e tutte le membrane ad osmosi inversa dovranno essere sostituite se il problema non viene risolto rapidamente. Le membrane all'estremità di ingresso possono essere più soggette all'ossidazione a causa di una bassa concentrazione di cloro libero o clorammine se nell'acqua in ingresso sono presenti ferro o altri metalli di transizione, che tendono a depositarsi in tali membrane e catalizzano l'ossidazione.

Quando i metalli non sono presenti in modo apprezzabile nell'acqua in ingresso per l'osmosi inversa, può essere possibile ottenere una durata ragionevole della membrana, anche consentendo la presenza di clorammine nell'acqua in ingresso per l'osmosi inversa. A seconda del pH dell'acqua, le clorammine possono essere stabili e solo minimamente ossidative per la membrana. Se non sono già presenti nella fonte d'acqua, le clorammine possono essere aggiunte all'acqua in ingresso ad osmosi inversa per il controllo biologico. Con l'acqua che ha un alto potenziale di attività biologica, l'immissione di clorammine previene un elevato tasso di incrostazione dell'osmosi inversa che potrebbe altrimenti comportare la necessità di frequenti pulizie ad osmosi inversa.

Non iniettare eccessivamente il bisolfito di sodio
Un metodo comune utilizzato per abbattere il cloro nell'acqua in ingresso ad osmosi inversa consiste nel pompare un agente riducente chimico, come il bisolfito di sodio. Un guasto nel funzionamento della pompa di iniezione, o semplicemente l'esaurimento della soluzione di bisolfito, può comportare perdite significative nelle prestazioni dell'osmosi inversa in poche ore se non viene rilevato e risolto prima. La miscelazione incompleta del bisolfito nel flusso in ingresso o la mancata impostazione della velocità di iniezione della pompa in modo appropriato per la concentrazione di cloro in ingresso possono provocare perdite di prestazioni accumulate per un periodo prolungato.

La preoccupazione per i danni causati dal cloro può portare alla tendenza del personale operativo a impostare la pompa di iniezione del bisolfito su una concentrazione di iniezione eccessivamente elevata per assicurarsi che il cloro venga completamente scomposto. È probabile una sovrainiezione se l'obiettivo di controllo per l'impostazione della pompa di iniezione del bisolfito si basa sul tentativo di ottenere un risultato analitico di cloro libero 0.00, soprattutto considerando la migliore sensibilità analitica per molti di questi metodi di test è 0,02 mg/l. Puntare a una misurazione del potenziale di ossido-riduzione (ORP) basso per l'impostazione dell'iniezione può anche portare a una sovrainiezione, poiché una maggiore iniezione di bisolfito può ridurre il pH dell'acqua di alimentazione e farà aumentare la lettura dell'ORP. La migliore pratica sarebbe quella di impostare l’iniezione di bisolfito in base a un residuo di solfito che garantisca la completa distruzione del bisolfito senza inutili eccessi. Se la concentrazione di cloro in ingresso è coerente, così come la concentrazione della soluzione di bisolfito di sodio, potrebbe essere sicuro mantenere una concentrazione target di bisolfito di sodio di 2 mg/L per il residuo1 senza pericolo che questa concentrazione di bisolfito scenda mai a zero.

Una sovrainiezione di bisolfito di sodio può comportare una riduzione della concentrazione di ossigeno disciolto nell'acqua ad osmosi inversa, che quindi renderà l'acqua più favorevole alla crescita massiccia di specie batteriche produttrici di melma, che possono rapidamente contaminare il sistema ad osmosi inversa con materiali biologici stabili che saranno difficili da rimuovere con la pulizia chimica. Il fouling biologico è uno dei problemi di fouling più comuni che possono ridurre la durata della membrana. Se la fonte dei materiali biologici è a monte dell'osmosi inversa, gli elementi della membrana all'estremità di ingresso verranno colpiti in modo più grave e potrebbero richiedere la sostituzione.

Membrane con scarse prestazioni che richiedono la sostituzione
Quando si verifica una diminuzione nella reiezione del sale da osmosi inversa, l'aumento della conduttività del permeato può spesso essere isolato in una posizione particolare all'interno del sistema ad osmosi inversa misurando prima la conduttività dell'acqua del permeato da ciascun recipiente a pressione, un metodo chiamato profilazione. Se la conduttività del permeato è elevata in un singolo recipiente, il problema potrebbe essere un O-ring danneggiato.

L’esplorazione dei vasi di scarsa qualità isolerà ulteriormente le regioni in cui una quantità eccessiva di sale entra nel flusso del permeato. Ciò comporta l'inserimento di tubi nelle interconnessioni del permeato all'interno del recipiente a pressione per deviare l'acqua lontano dal flusso sfuso e misurare la conduttanza dell'acqua proveniente da punti specifici all'interno del recipiente. Testando l'acqua del permeato proveniente da distanze variabili all'interno del recipiente a pressione sospetto, potrebbe essere possibile isolare il problema a un particolare interconnettore o a uno specifico elemento della membrana all'interno di quel recipiente. La sostituzione degli O-ring dell'interconnettore, o di un elemento sospetto della membrana, potrebbe quindi essere sufficiente per ripristinare le prestazioni originali.