توسعه شاخصی جدید برای اندازه گیری پتانسیل گرفتگی کلوئیدی سیستم های غشایی

چکیده در تصفیه آب و واحدهای نمک زدایی با استفاده از غشاهای اسمز معکوس (ro) و نانوفیلتر (nf)، گرفتگی غشایی مشکلی جدی محسوب می شود. یکی از دلایل اصلی گرفتگی غشایی در ro و nf رسوب مواد معلق و کلوئیدی موجود در آب خوراک در طول فیلتراسیون است که گرفتگی ذرات معلق یا گرفتگی کلوئیدی نامیده می شود. ذرات کلوئیدی موجود در آب خوراک غشاهای اسمز معکوس و نانوفیلتر تمایل دارند در فضاهای خالی و روی سطح غشا رسوب کنند. این نوع از گرفتگی منجر به کاهش فلاکس نفوذی، افت کیفیت تولید و خرابی غشا می گردد که نیاز دارد به طور منظم تمیز شده و جایگزین شود. بنابراین تدابیر بهینه اقتصادی برای کنترل گرفتگی غشایی ضروری است تا بتواند وقوع گرفتگی را به حداقل برساند. کیفیت آب خوراک به ro و nf را می توان از طریق شاخص های گرفتگی پیش بینی کرد. شاخص گرفتگی مقیاسی است که تمایل آب به گرفتگی را در بکارگیری اسمز معکوس و نانوفیلتر اندازه می گیرد. برای تعیین پتانسیل گرفتگی آب خوراک ro و nf معمولا شاخص های دانسیته سیلت (sdi) و گرفتگی اصلاح شده (mfi) مورد استفاده قرار می گیرند. در تست های تعیین هر دو شاخص، آب از طریق میکروفیلتر 45/0 میکرومتر به صورت جریان بن بستی و در فشار ثابت فیلتر می شود. از آنجائیکه غشاهای ro و nf بدون روزنه هستند در این تحقیق شاخص mfi با استفاده از نانوفیلتر بجای میکروفیلتر اندازه گیری شد (mfi-nf) که بتواند انطباق بیشتری با گرفتگی ایجاد شده در ro و nf داشته باشد. آزمایش به صورت جریان بن بستی و تحت فشار ثابت انجام شد. آب خوراک را از آب شهر گرفته و با افزودن کائولین کدورت هریک از نمونه ها افزایش داده شد. به منظور بررسی نرخ کاهش فلاکس نفوذی و ارزیابی کارایی شاخص mfiی اندازه-گیری شده با nf در پیش بینی بهتر پتانسیل گرفتگی کلوئیدی غشاهای بدون روزنه، آب خوراک از غشای ro ساخت شرکت filmtec از طریق مدول قاب و صفحه عبور داده شد. در آخر نیز مقدار sdi طبق استاندارد مربوطه در astm برای نمونه ها اندازه-گیری شد. نتایج نشان داد در کدورت ntu20 و بیشتر، بین mfi-nf و کدورت ارتباط مستقیمی برقرار است و در کدورت های زیر ntu20 ، mfi-nf شاخص مناسبی برای پیش بینی پتانسیل گرفتگی کلوئیدی نیست. کاهش فلاکس نفوذی در ro در اثر گرفتگی کلوئیدی نشان داد در کدورت های بالای ntu20 ارتباط خوبی بین زمان کاهش 15% فلاکس عبوری به عنوان زمان تمیز کردن غشا با mfi-nf مربوط به آن وجود دارد بنابراین می تواند شاخص مناسبی برای تعیین زمان تمیز کردن غشاها باشد. اما در کدورت های زیر ntu20 sdi می تواند برای تعیین زمان تمیز کردن غشا مورد استفاده قرار بگیرد.