DOI 10.35776/MNP.2019.09.02
УДК 628.16:62-278

Первов А. Г., Андрианов А. П.

Механизм действия ингибиторов при образовании осадка карбоната кальция в обратноосмотических аппаратах

Аннотация

Знание механизма образования осадков малорастворимых солей на обратноосмотических мембранах чрезвычайно важно при выборе мероприятий по их предотвращению и сокращению расхода концентрата. Проведенные исследования позволили сформулировать новый взгляд на механизм образования кристаллических отложений и роль ингибиторов в предотвращении этого процесса. В основе разработки экспериментальной методики лежит представление о том, что первая фаза кристаллизации – зародышеобразование является гомогенной, т. е. происходит в застойных зонах в объеме концентрата при высоких значениях пересыщения по карбонату кальция. После образования кристаллы выносятся из застойных зон и осаждаются на поверхности мембраны, как и другие взвешенные частицы, содержащиеся в обрабатываемой воде. Представлены результаты изучения процесса адсорбции молекул полимерных ингибиторов на поверхности кристаллов при зародышеобразовании и кристаллическом росте на мембране. Приведены экспериментально полученные зависимости скорости адсорбции ингибиторов от их дозы, скорости образования карбоната кальция, скорости зародышеобразования от общей поверхности зародышевых кристаллов. Изучение микрофотографий показало зависимость размера и количества кристаллов от значения пересыщения в застойной зоне при зародышеобразовании, а также от эффективности ингибитора. Представлена методика, позволяющая определить концентрации растворенных солей в застойных зонах мембранного аппарата и значения пересыщения, соответствующие началу процесса кристаллизации, без добавления различных ингибиторов и с их использованием.

Ключевые слова

карбонат кальция , обратный осмос , ингибитор , механизм осадкообразования на мембранах , застойные зоны , скорость зародышеобразования , скорость роста кристаллов , адсорбция ингибитора

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ/REFERENCES

1. Карелин Ф. Н. Обессоливание воды обратным осмосом. – М.: Стройиздат, 1988. 208 с. Karelin F. N. Obessolivanie vody obratnym osmosom [Desalination of water by reverse osmosis. Мoscow, Stroiizdat Publ., 1988. 208 p.].
2. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Книга 1. – М.: Химия, 1995. 400 с. Dytnerskii Iu. I. Protsessy i apparaty khimicheskoi tekhnologii: Uchebnik dlia vuzov. Kniga 1 [Processes and apparatus of chemical engineering: Textbook for universities. Book 1. Мoscow, Khimiia Publ., 1995. 400 p.].
3. Okazaki M., Kimura S. Scale formation on reverse osmosis membranes. Journal of Chemical Engineering of Japan, 1984, v. 17 (2), pp. 145–151.
4. Gilron J., Hasson D. Analysis of laminar flow precipitation fouling on reverse osmosis membranes, Desalination, 1986, v. 60, pp. 9–24.
5. Altena F. M., Belfort G., Otis T., Fiessinger F., Roveland T. M., Nicoletti T. Particle motion in a laminar slit flow: a fundamental fouling study. Desalination, 1980, v. 47, pp. 221–232.
6. Pervov A. Scale formation prognosis and cleaning procedure schedules in RO systems operation. Desalination, 1991, v. 83, pp. 77–118.
7. Salman M. A., Al-Nuwaibit G., Safar M., Al-Mesri A. Performance of physical treatment methods and different commercial antiscalants to control scaling deposition in desalination plant. Desalination, 2015, v. 369, pp. 18–25.
8. Jamaly S., Darwish N. N., Ahmed I., Hasan S. W. A short review on reverse osmosis pretreatment technologies // Desalination. 2014. v. 354. pp. 30–38.
9. Goh P. S., Lau W. J., Othman M. H. D., Ismail A. F. Membrane fouling in desalination and its mitigation strategies. Desalination, 2018, v. 425, pp. 130–155.
10. Jiang S., Li Y., Ladewig B. P. A review of reverse osmosis membrane fouling and control strategies. Science of the Total Environment, 2017, v. 595, pp. 567–583.
11. AL-Roomi Y. M., Hussain K. F. Potential kinetic model of scaling and scale inhibition mechanism // Desalination. 2016. v. 393. pp. 186–195.
12. Liu D., Dong W., Hiu F., Ledion J. Comparative performance of polyepoxysuccinic acid and polyaspartic acid on scaling inhibition by static and rapid controlled precipitation methods. Desalination, 2014, v. 304, pp. 1–10.
13. Shaussemier S. M. State of the art of natural inhibitors of calcium carbonate scaling. A review article. Desalination, 2015, v. 356, pp. 47–55.
14. Nir O. When does commercial software fail in predicting scaling tendency and what can we do better? The International Desalination Association World Congress. San Paulo, Brazil. 2017. REF: IDA 17 WC-58030_Nir.
15. Malki M. A novel calcium carbonate scaling model for maximum trecovery and inhibitor dosages in membrane systems. The International Desalination Association World Congress. San Paulo, Brazil. 2017. REF: IDA 17 ­WC-57993_Malki.
16. Li X., Hasson D., Shemer H. Flow conditions affecting the induction period of CaSO4 scaling on RO membranes. Desalination, 2018, v. 431, pp. 119–125.
17. Pervov A. G. A simplified RO process design based on understanding of fouling mechanisms. Desalination, 1999, v. 126, pp. 227– 247.
18. Pervov A., Andrianov A., Danilycheva M. Preliminary evaluation of new green antiscalants for reverse osmosis water desalination. Water Science and Technology: Water Supply, 2017, v. 18 (1), pp. 167–174.
19. Pervov A., Andrianov A., Rudakova G., Popov K. A comparative study of some novel «green» and traditional antiscalants efficiency for the reverse osmotic Black Sea water desalination, Desalination and Water Treatment, 2017, v. 73, pp. 11–21.
20. Вал С., Первов А. Г., Андрианов А. П., Головесов В. А. Изучение влияния дозирования ингибитора на процесс осадкообразования в установках обратного осмоса и адсорбции на поверхности мембран // Вестник МГСУ. 2019. Вып. 14 (6). С. 722–733. Val S., Pervov A. G., Andrianov A. P., Golovesov V. A. [Investigation of antiscalant dosing influence on scaling process in reverse osmosis facilities and membrane surface adsorption]. Vestnik MGSU, 2019, v. 14 (6), pp. 722–733. (In Russian).
21. Клячко В. А., Апельцин И. Э. Очистка природных вод. – М.: Стройиздат, 1970. 580 с. Kliachko V. A., Apel’tsin I. E. Ochistka prirodnykh vod [Natural water treatment. Мoscow, Stroiizdat Publ., 1970. 580 p.].