Ūdens mīkstinātāja uzstādīšana tiek plaši uzskatīta par efektīvu veidu, kā novērst katlakmens veidošanos reversās osmozes (RO) sistēmās. Tomēr daudzi iekārtu operatori atklāj, ka RO membrānas zvīņošanās joprojām notiek pat pēc mīkstināšanas apstrādes. Spiediena starpība turpina pieaugt, tīrīšanas biežums palielinās, un membrānas veiktspēja pakāpeniski samazinās.
Iemesls ir vienkāršs: ūdens mīkstinātājs noņem tikai cietības jonus, piemēram, kalciju un magniju. Tas neattiecas uz visām zvīņojošām vielām vai novērš sarežģīto ķīmiju, kas izraisa reversās osmozes membrānas piesārņojumu.
Mīkstināšana nenoņem silīcija dioksīdu
Viens no biežākajiem membrānas piesārņojuma cēloņiem ir silīcija dioksīda zvīņošanās. Ūdens mīkstinātāji darbojas ar jonu apmaiņu, aizstājot kalciju un magniju ar nātrija joniem. Tomēr silīcija dioksīds galvenokārt pastāv kā izšķīdināta silīcijskābe vai koloidālas daļiņas, nevis lādēti cietības joni. Rezultātā tas gandrīz neskarts iziet cauri mīkstinātājam.
Ja barības ūdens satur vairāk nekā 30–40 ppm silīcija dioksīda, koncentrācija membrānas virsmas tuvumā var pārsniegt tās šķīdības robežu, īpaši augstas -reģenerācijas RO sistēmās. Pēc tam silīcija dioksīds polimerizējas un veido stiklam līdzīgu nogulsnējumu, kas stingri pielīp membrānai un kuru ir ārkārtīgi grūti noņemt, izmantojot parasto tīrīšanu ar skābi.
| Parametrs | Ūdens mīkstinātāja veiktspēja |
|---|
| Kalcijs un magnijs | Noņemts |
| Silīcija dioksīds (SiO₂) | Nav noņemts |
| Koloidālais silīcija dioksīds | Nav noņemts |
| Silīcija dioksīda mērogošanas risks | Paliek augsts |
Tāpēc gruntsūdens avoti ar paaugstinātu silīcija dioksīda saturu bieži piedzīvo RO membrānas mērogošanu, neskatoties uz to, ka tiem ir lieliska cietības noņemšana.
Sulfātu mērogošana joprojām var attīstīties
Cietības noņemšana nenovērš ar sulfātu{0}}saistīto zvīņošanos. Rūpnieciskās RO sistēmas parasti saskaras ar tādām nogulsnēm kā kalcija sulfāts (ģipsis), bārija sulfāts un stroncija sulfāts. Šos savienojumus regulē piesātinājuma ķīmija, nevis tikai cietība.
Pat ūdens ar salīdzinoši zemu kalcija koncentrāciju RO sistēmā joprojām var kļūt pārsātināts ar sulfātu sāļiem. Ūdenim izejot cauri membrānas elementiem, izšķīdušās cietās vielas arvien vairāk koncentrējas, radot ideālus apstākļus sulfātu nogulsnēšanai.
| Kopējā sulfātu skala | Raksturlielumi |
| Kalcija sulfāts (CaSO₄) | Bieži sastopams rūpnieciskajā barības ūdenī |
| Bārija sulfāts (BaSO₄) | Ārkārtīgi zema šķīdība |
| Stroncija sulfāts (SrSO₄) | Retāk sastopams, bet grūti noņemams |
Šī iemesla dēļ sulfātu zvīņošanās joprojām ir viens no biežākajiem reversās osmozes membrānas piesārņojuma cēloņiem sistēmās, kurās izmanto mīkstinātu barības ūdeni.
Augsts atgūšanas līmenis pastiprina koncentrācijas polarizāciju
RO pirmapstrādes kvalitāte vien nevar novērst mērogošanu, ja reģenerācijas ātrums pārsniedz projektētās robežas.
Darbības laikā atgrūsti sāļi uzkrājas pie membrānas virsmas un veido koncentrācijas robežslāni. Sāls koncentrācija šajā slānī var būt divas līdz trīs reizes lielāka nekā lielapjoma koncentrāta plūsmā. Augstas-reģenerācijas sistēmās mērogošanas prekursoru koncentrācija galīgajos membrānas elementos var sasniegt piecas līdz desmit reizes sākotnējo barības koncentrāciju.
Šādos apstākļos pat mīkstināts ūdens var kļūt pārsātināts, izraisot silīcija dioksīda, sulfāta sāļu vai atlikušo cietības jonu nogulsnēšanos un veidojot katlakmens nogulsnes.
Mīkstinātāja veiktspēja laika gaitā var pasliktināties
Ūdens mīkstinātāji nav{0}}apkopes ierīces. Sveķu izsīkums, sāls tilts, vārstu darbības traucējumi un nepilnīga reģenerācija var izraisīt cietības noplūdi.
Pat neliels cietības izrāviens, kas ir tikai 2–3 ppm, var kļūt ļoti koncentrēts augstas-reģenerācijas RO sistēmā. Kad šie atlikušie joni ir koncentrēti vairākas reizes, tie joprojām var radīt ievērojamu membrānas mērogošanu.
Tāpēc ir ļoti svarīgi regulāri uzraudzīt mīkstinātāja izplūdes atveres cietību, taču tā bieži tiek ignorēta ikdienas rūpnīcas darbībās.
Mīkstinātam ūdenim joprojām ir nepieciešama pareiza pH un pretskalanta kontrole
Vēl viens izplatīts nepareizs uzskats ir tāds, ka mīkstinātam ūdenim vairs nav nepieciešama pH pielāgošana vai pretskalanta dozēšana. Patiesībā mērogošanas uzvedība mainās atkarībā no ūdens ķīmijas:
- Augstāks pH parasti samazina silīcija dioksīda šķīdību un palielina silīcija dioksīda zvīņošanās risku.
- Zemāks pH līmenis var kontrolēt noteiktus metālu hidroksīdus, bet var veicināt cita veida nokrišņu veidošanos.
- Vispārīgie pretskalanti, kas galvenokārt paredzēti kalcija karbonāta kontrolei, var nodrošināt ierobežotu aizsardzību pret silīcija dioksīda vai sulfāta zvīņošanos.
Tāpēc daudzas rūpnieciskās RO sistēmas sasniedz labākos rezultātus, apvienojot ūdens mīkstināšanu ar rūpīgi atlasītiem RO pretskalantiem un optimizētu pH kontroli.
Ūdens mīkstinātājs ir svarīga RO pirmapstrādes sastāvdaļa, taču tas nav pilnīgs risinājums membrānas mērogošanas novēršanai. Silīcija dioksīds, sulfātu sāļi, pārmērīgs atgūšanas ātrums, mīkstinātāja darbības problēmas un nepareiza ķīmisko vielu dozēšana var veicināt reversās osmozes membrānas piesārņojumu.
Lai maksimāli palielinātu membrānas kalpošanas laiku un uzturētu stabilu sistēmas veiktspēju, operatoriem ir jānovērtē visa barības ūdens ķīmija, nevis jākoncentrējas tikai uz cietības noņemšanu. Daudzos gadījumos visefektīvākā stratēģija ir mīkstināšanas, pretskalanta dozēšanas, pareizas reģenerācijas dizaina un nepārtrauktas ūdens kvalitātes uzraudzības kombinācija.
