เมมเบรนออสโมซิสแบบย้อนกลับของน้ำทะเลมีผลอย่างไร?

โลหะหนักเป็นกลุ่มของโลหะและ metalloids ที่มีความหนาแน่นค่อนข้างสูงและเป็นพิษแม้ในระดับความเข้มข้นต่ำ ในบริบทของระบบน้ำทะเล Reverse Osmosis (SWRO) โลหะหนักอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเยื่อหุ้มเซลล์ ในฐานะซัพพลายเออร์ของระบบ SWRO การทำความเข้าใจผลกระทบเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจัดหาโซลูชั่นที่มีคุณภาพสูงให้กับลูกค้าของเรา

แหล่งที่มาของโลหะหนักในน้ำทะเล

โลหะหนักเข้าสู่น้ำทะเลจากแหล่งต่าง ๆ แหล่งธรรมชาติรวมถึงการผุกร่อนของหินและแร่ธาตุการปะทุของภูเขาไฟและการกัดเซาะของพื้นที่ชายฝั่งทะเล แหล่งที่มาของมนุษย์ก็เป็นผู้มีส่วนร่วมที่สำคัญเช่นกัน กิจกรรมทางอุตสาหกรรมเช่นการขุดการหลอมและการปล่อยโลหะที่ปล่อยออกมาเป็นโลหะหนักเข้าสู่สิ่งแวดล้อม ในที่สุดโลหะเหล่านี้สามารถหาทางเข้าไปในแม่น้ำแล้วเข้าไปในมหาสมุทร นอกจากนี้การกำจัดน้ำเสียการไหลบ่าที่มีสารกำจัดศัตรูพืชและปุ๋ยและการสำรวจน้ำมันและก๊าซยังสามารถแนะนำโลหะหนักในน้ำทะเล

การดูดซับโลหะหนักบนพื้นผิวเมมเบรน

หนึ่งในวิธีหลัก ๆ ที่มีผลกระทบต่อเยื่อหุ้มเซลล์ SWRO คือการดูดซับ ไอออนโลหะหนักเช่นตะกั่ว (PB), ปรอท (HG), แคดเมียม (CD) และทองแดง (Cu) สามารถดูดซับลงบนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ osmosis ย้อนกลับ พื้นผิวเมมเบรนมักจะมีประจุลบเนื่องจากการปรากฏตัวของกลุ่มการทำงาน ไพเพอร์โลหะหนักถูกดึงดูดไปยังพื้นผิวที่มีประจุลบทำให้เกิดชั้นของไอออนโลหะที่ดูดซับ

การดูดซับนี้สามารถนำไปสู่ปัญหาต่าง ๆ ประการแรกอาจทำให้การซึมผ่านของเมมเบรนลดลง ไอออนโลหะที่ถูกดูดซับสร้างสิ่งกีดขวางทางกายภาพที่ จำกัด การไหลของน้ำผ่านรูขุมขนเมมเบรน เป็นผลให้อัตราการผลิตน้ำของระบบ SWRO ลดลงและจำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นเพื่อรักษาปริมาณน้ำในระดับเดียวกัน ประการที่สองโลหะหนักที่ดูดซับสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวของเมมเบรน พวกเขาสามารถเพิ่มความขรุขระของพื้นผิวซึ่งสามารถส่งเสริมการยึดติดของสารปนเปื้อนอื่น ๆ เช่นแบคทีเรียและสารอินทรีย์ สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การปนเปื้อนของเยื่อหุ้มเซลล์ชีวภาพและอินทรีย์ของเมมเบรนลดประสิทธิภาพการทำงาน

ปฏิกิริยาเคมีกับวัสดุเมมเบรน

โลหะหนักยังสามารถตอบสนองทางเคมีกับวัสดุเมมเบรน ตัวอย่างเช่นโลหะหนักบางชนิดสามารถออกซิไดซ์โพลีเมอร์ที่ใช้ในการก่อสร้างเมมเบรน Polyamide เป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในเยื่อหุ้มเซลล์ SWRO การเกิดออกซิเดชันของโพลีอะไมด์โดยโลหะหนักสามารถทำลายโซ่พอลิเมอร์ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียความสมบูรณ์ของเมมเบรน ซึ่งอาจส่งผลให้การเพิ่มขึ้นของเกลือผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ลดคุณภาพของน้ำที่ผลิต

นอกจากนี้โลหะหนักสามารถสร้างคอมเพล็กซ์กับกลุ่มการทำงานบนพื้นผิวเมมเบรน คอมเพล็กซ์เหล่านี้สามารถเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีของเมมเบรนและส่งผลกระทบต่อการเลือก ตัวอย่างเช่นการซับซ้อนของโลหะหนักกับกลุ่มคาร์บอกซิลบนพื้นผิวเมมเบรนสามารถเปลี่ยนแปลงปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตที่รับผิดชอบในการปฏิเสธเกลือและสารปนเปื้อนอื่น ๆ สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การลดลงของความสามารถของเมมเบรนในการแยกเกลือออกจากน้ำส่งผลให้ความเข้มข้นของเกลือสูงขึ้นในน้ำผลิตภัณฑ์

การเปรอะเปื้อนและการปรับสเกลที่เกิดจากโลหะหนัก

โลหะหนักสามารถมีบทบาทในกระบวนการเปรอะเปื้อนและการปรับขนาดในเยื่อหุ้มเซลล์ SWRO เมื่อไอออนของโลหะหนักมีอยู่ในน้ำทะเลพวกเขาสามารถทำปฏิกิริยากับแอนไอออนอื่น ๆ เพื่อสร้าง precipitates ที่ไม่ละลายน้ำ ตัวอย่างเช่นไอออนตะกั่วสามารถทำปฏิกิริยากับไอออนซัลเฟตเพื่อสร้างตะกั่วซัลเฟตซึ่งสามารถตกตะกอนบนพื้นผิวเมมเบรน การตกตะกอนเหล่านี้สามารถสะสมได้เมื่อเวลาผ่านไปสร้างชั้นสเกล

การปรับขนาดอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญต่อเมมเบรน มันสามารถเกาพื้นผิวเมมเบรนซึ่งนำไปสู่ความเสียหายทางกล ยิ่งไปกว่านั้นเลเยอร์สเกลสามารถทำหน้าที่เป็นอุปสรรคทางกายภาพลดการซึมผ่านของเมมเบรนและเพิ่มความดันลดลงข้ามเมมเบรน สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานเมมเบรนที่สั้นลง

โลหะหนักยังสามารถมีส่วนร่วมในการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ โลหะหนักบางชนิดเช่นทองแดงมีคุณสมบัติทางชีวภาพที่ระดับความเข้มข้นสูง อย่างไรก็ตามที่ความเข้มข้นต่ำกว่าพวกเขาสามารถกระตุ้นการเติบโตของแบคทีเรียและสาหร่ายบางชนิด จุลินทรีย์เหล่านี้สามารถยึดติดกับพื้นผิวเมมเบรนและสร้างแผ่นชีวะ แผ่นฟิล์มชีวภาพสามารถดักจับสิ่งปนเปื้อนอื่น ๆ ได้ทำให้เกิดปัญหาการเปรอะเปื้อนมากขึ้น

ผลกระทบต่อการทำความสะอาดและบำรุงรักษาเมมเบรน

การปรากฏตัวของโลหะหนักในน้ำทะเลสามารถทำให้กระบวนการทำความสะอาดและบำรุงรักษาเมมเบรนซับซ้อนขึ้น วิธีการทำความสะอาดแบบดั้งเดิมอาจไม่เพียงพอที่จะกำจัดโลหะหนักที่ถูกดูดซับและชั้นเปรอะเปื้อนที่เกี่ยวข้อง สารทำความสะอาดพิเศษอาจจำเป็นต้องละลายคอมเพล็กซ์โลหะหนักและลบสเกลและแผ่นชีวะ

อย่างไรก็ตามการใช้สารทำความสะอาดพิเศษเหล่านี้อาจมีข้อเสีย พวกเขาอาจมีราคาแพงกว่าและอาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น นอกจากนี้สารทำความสะอาดบางชนิดอาจทำปฏิกิริยากับวัสดุเมมเบรนทำให้เกิดความเสียหายหากไม่ได้ใช้อย่างเหมาะสม ดังนั้นการปรากฏตัวของโลหะหนักในน้ำทะเลจึงต้องใช้วิธีการทำความสะอาดและบำรุงรักษาเมมเบรนมากขึ้น

กลยุทธ์การบรรเทา

ในฐานะซัพพลายเออร์ SWRO เราเสนอกลยุทธ์หลายอย่างเพื่อลดผลกระทบของโลหะหนักต่อเยื่อหุ้มเซลล์ วิธีหนึ่งคือการรักษาน้ำทะเลก่อน ซึ่งอาจรวมถึงกระบวนการต่าง ๆ เช่นการแข็งตัวการตกตะกอนและการตกตะกอนเพื่อกำจัดโลหะหนักส่วนใหญ่ก่อนที่จะไปถึงเยื่อหุ้มเซลล์ออสโมซิสย้อนกลับ กระบวนการกรองเช่นการกรองไมโครฟิล์มและการกรองแบบ Ultrafiltration ยังสามารถใช้เพื่อกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่และคอลลอยด์ที่อาจมีโลหะหนัก

อีกกลยุทธ์หนึ่งคือการใช้สารเคมี สามารถเพิ่มสารต้านการเกิดน้ำในน้ำเพื่อป้องกันการก่อตัวของเครื่องชั่งด้วยโลหะหนักและเกลืออื่น ๆ สารต้านการเกิดโรคเหล่านี้ทำงานโดยยับยั้งการตกตะกอนและการตกผลึกของเกลือบนพื้นผิวเมมเบรน ไบโอไซด์ยังสามารถใช้ในการควบคุมการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่อาจถูกกระตุ้นโดยโลหะหนัก

นอกจากนี้เราสามารถให้เยื่อหุ้มเซลล์ที่ทนต่อผลกระทบของโลหะหนักมากขึ้น เยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้อาจมีการเคลือบผิวพิเศษหรือโครงสร้างพอลิเมอร์ดัดแปลงที่ลดการดูดซับของโลหะหนักและปรับปรุงความเสถียรทางเคมี

บทสรุป

โลหะหนักสามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเยื่อหุ้มเซลล์ SWRO การดูดซับของพวกเขาบนพื้นผิวเมมเบรนปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุเมมเบรนและการมีส่วนร่วมในการเปรอะเปื้อนและการปรับขนาดสามารถนำไปสู่การผลิตน้ำลดลงการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นและคุณภาพน้ำที่ลดลง ในฐานะซัพพลายเออร์ SWRO เราเข้าใจถึงความสำคัญของการแก้ไขปัญหาเหล่านี้

เรานำเสนอโซลูชั่นที่หลากหลายรวมถึงกระบวนการบำบัดก่อน - สารเคมีและเทคโนโลยีเมมเบรนขั้นสูงเพื่อช่วยให้ลูกค้าของเราลดผลกระทบของโลหะหนักต่อระบบ SWRO ของพวกเขา หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับของเราการบำบัดน้ำแบบคอนเดนเสท-ระบบ Demineralization, หรือน้ำกลั่นน้ำกร่อยการแก้ปัญหาหรือหากคุณมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับผลกระทบของโลหะหนักต่อเยื่อหุ้มเซลล์ SWRO โปรดติดต่อเราเพื่อการอภิปรายการจัดซื้อจัดจ้าง

การอ้างอิง

Elimelech, M. , & Phillip, WA (2011) อนาคตของการกลั่นน้ำทะเล: พลังงานเทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม วิทยาศาสตร์, 333 (6043), 712 - 717
Nghiem, LD, Schäfer, AI, & Elimelech, M. (2006) การเปรอะเปื้อนและการควบคุมในการกลั่นเมมเบรน - รีวิว วารสารวิทยาศาสตร์เมมเบรน, 281 (1 - 2), 14 - 36
Women Fielder, JS, Van Thirty, D. , & Rineart, HH (2008) การก่อตัวของฟิล์มชีวภาพในระบบเมมเบรน - The Bath, The Good and the Ugly วารสารวิทยาศาสตร์เมมเบรน, 319 (1 - 2), 1 - 22