Cómo reducir el daño químico a las membranas de RO en sistemas de RO

En el artículo anterior, presentamos el daño físico que pueden ocurrir a las membranas de RO durante el funcionamiento del sistema, así como los métodos para evitar dicho daño. El funcionamiento adecuado puede ayudar a prolongar la vida útil de las membranas.

"Daño químico" se refiere al daño causado a los elementos de la membrana de ósmosis inversa a través de acciones químicas. Algunos tipos de daño químico destruirán directamente la capa de desalinización de la membrana. Una vez que ocurre, es un daño irreversible y permanente, y la única solución es reemplazar los elementos de la membrana de RO. Otros tipos de daños químicos se pueden mitigar mediante una limpieza química para restaurar el rendimiento de la membrana hasta cierto punto.

1.1

La capa de desalinización de los elementos de la membrana de ósmosis inversa puede resultar dañada por sustancias oxidantes fuertes como el cloro residual y otros halógenos. Cuando se agrega un exceso de hipoclorito de sodio al agua cruda, pero se dosifica una cantidad insuficiente de agente reductor antes del sistema de RO, el cloro residual ingresa al sistema de RO y causa daño oxidativo a los elementos de la membrana.

1.2

Si el filtro de carbón activado se usa durante demasiado tiempo, su capacidad de adsorción disminuye, o si funciona más allá del caudal diseñado, el cloro residual puede pasar y entrar al sistema de RO, causando daños por oxidación a los elementos de la membrana.

1.3

Cuando la UF (ultrafiltración) y la OI comparten el mismo sistema de limpieza química y tuberías, si se utiliza hipoclorito de sodio para la limpieza con UF y las tuberías no se lavan o reemplazan completamente, la solución de limpieza residual puede ingresar al sistema de OI y causar oxidación de la membrana.

1.4

La dosificación incorrecta de productos químicos oxidantes fuertes o el uso de productos químicos no calificados (como antiincrustantes-de baja calidad o biocidas no-oxidantes que no cumplen-las normas) pueden provocar que estos químicos entren en el sistema de ósmosis inversa a través de dispositivos de dosificación y tuberías, lo que provoca oxidación o contaminación de los elementos de la membrana.

1.5

El uso de productos químicos oxidantes fuertes durante la limpieza química (por ejemplo, usar por error hipoclorito de sodio para limpiar membranas de RO) puede resultar directamente en el desguace de todo el conjunto de elementos de la membrana de RO, provocando pérdidas económicas significativas.

1.6

El uso de agua que contiene cloro residual (como el agua del grifo) para el lavado a baja-presión también puede provocar daños continuos por oxidación. Por ejemplo, en un proyecto, las membranas de ósmosis inversa experimentaron una caída en el rechazo de sal al 90 % en sólo dos semanas debido al lavado con agua del grifo.

Cuando el agua de alimentación de RO contiene una gran cantidad de coloides o materia orgánica, el valor SDI superará significativamente el estándar, lo que dará como resultado un rápido aumento en la diferencia de presión de los filtros de cartucho y un reemplazo frecuente. Cuando los coloides o la materia orgánica se filtran al sistema de OI, serán retenidos por los elementos de membrana de la etapa frontal-, lo que provocará un aumento en la presión diferencial, un aumento notable en la presión de alimentación y una disminución en el flujo de permeado.

Debido a que la materia orgánica puede proporcionar nutrientes para el crecimiento microbiano, la contaminación orgánica también puede provocar una contaminación bacteriana y microbiana posterior.

En condiciones de temperatura adecuadas (20 a 35 grados) y un suministro suficiente de nutrientes, las bacterias y los microorganismos pueden reproducirse y crecer muy rápidamente, mostrando un crecimiento exponencial. La contaminación microbiana suele producirse en primavera y verano y se alivia en invierno.

En algunos proyectos, después de incidentes de oxidación, los operadores tienen miedo de usar hipoclorito de sodio y, en su lugar, aplican una sobredosis de agentes reductores en la entrada de RO para controlar los valores de ORP (mientras prueban los niveles de cloro residual). Aunque el cloro residual puede cumplir con los estándares, el exceso de agentes reductores puede crear condiciones anaeróbicas, que en cambio promueven el crecimiento de bacterias anaeróbicas.

Para los clientes de la industria alimentaria, la contaminación microbiana es muy común. Una vez que ocurre la contaminación, el recuento bacteriano total y los indicadores comoPseudomonas aeruginosapueden exceder los estándares, imposibilitando la producción normal y afectando gravemente la calidad del agua y la eficiencia de la planta.

Además, los sistemas de ósmosis inversa en la industria alimentaria se ponen en marcha y se paran con frecuencia. Si no se realiza un lavado a baja-presión después de largos períodos de inactividad, la materia orgánica concentrada y las sales inorgánicas del lado del concentrado se convertirán en nutrientes para los microorganismos, lo que provocará un rápido crecimiento microbiano.

Para reducir el impacto de la contaminación microbiana en las membranas, también se pueden utilizar membranas RO antiincrustantes, como la serie de membranas antiincrustantes YIME.

Si se dosifica un exceso de PAM (poliacrilamida) en el sistema de pretratamiento y no precipita por completo, puede ingresar al sistema de membrana. Si hay un sistema de ultrafiltración presente, primero contaminará el sistema UF, luego pasará para contaminar el filtro de cartucho y finalmente ingresará al sistema de membrana RO.

Este tipo de incrustaciones es muy difícil de eliminar mediante métodos convencionales de limpieza química o lavado. Incluso si se restablece parcialmente el rendimiento, no se puede volver al estado original de los elementos de la membrana.

Las superficies de las membranas de OI están cargadas negativamente y tienden a adsorber cationes. Por tanto, no se recomienda el uso de PAM catiónico. Cuando se usa PAM, se debe evitar la sobredosis y se deben realizar pruebas en los frascos para determinar la dosis óptima.

La incrustación inorgánica es uno de los fenómenos más comunes en los sistemas de membranas. Por lo general, ocurre en los elementos de la membrana del extremo final-en la segunda o tercera etapa del sistema de ósmosis inversa. Esto se debe a que el agua de alimentación en estas etapas ya ha sido concentrada por los elementos de membrana aguas arriba. Por ejemplo, cuando la tasa de recuperación global es del 75%, la concentración de sal puede aumentar aproximadamente cuatro veces. Cuando la concentración de un determinado ion excede su producto de solubilidad, se producirá incrustación.

Después de que se produce la incrustación, se pueden utilizar varios métodos, como inspección visual, análisis de la calidad del agua cruda, pruebas de disolución de ácidos y álcalis y análisis elemental, para determinar la naturaleza de la incrustación.

Dependiendo de la calidad del agua de alimentación, los posibles tipos de incrustaciones inorgánicas incluyen carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfato de bario, fluoruro de calcio, incrustaciones de sílice, etc. A veces, puede existir más de un tipo de incrustaciones simultáneamente.

Entre ellos, las incrustaciones de carbonato se pueden limpiar eficazmente con ácido clorhídrico o ácido cítrico. Sin embargo, para incrustaciones como el sulfato de calcio, el fluoruro de calcio y la sílice, que son muy difíciles de eliminar, la mayoría de los agentes de limpieza muestran una eficacia limitada.