Undanfarin ár hefur notkun háþrýstings öfugosmósa himnutækni til frekari styrkingar og minnkunar á rúmmáli iðnaðarþykkts saltvatns orðið almenn stefna í núll-lausn saltvatnsmeðferðar. Hins vegar er kölnun orðin einn af takmarkandi þáttunum fyrir háan-styrk og rúmmálsminnkun innkomandi vatns í himnukerfi með öfugu himnuflæði. Aðalástæðan fyrir þessu er sú að á meðan á háu-þéttniferli komandi vatns í himnukerfi öfugt himnuflæðis, safnast tvígildar katjónir eins og kalsíum, magnesíum, baríum og strontíum, ásamt jónum sem myndast auðveldlega út eins og karbónat, súlfat, fosfat, flúoríð og leysanlegt kísil, safnast upp í öfugum mettunarkerfi osmósukerfisins. myndar botnfall og flögnun. Þetta leiðir til himnufóts, aukins rekstrarþrýstings, erfiðleika við að endurheimta himnuflæði og í alvarlegum tilfellum skemmdir á aðskilnaðarlagi himnuyfirborðs, sem veldur því að kerfið virkar og verður óstöðugt.
Þess vegna er áreiðanlegt og skilvirkt mýkingar- og herðingarferli fyrir óblandaðan saltvatn nauðsynlegt og mikilvægt skref í iðnaðarþéttni og rúmmálsminnkunarferlinu fyrir þéttingu saltvatnshimnu.
1. Viðbragðskerfi efnamýkingar
Fyrir hrávatn af mismunandi hörku er almennt hægt að gera eftirfarandi ráðstafanir:
(1) Fyrir hrávatn með litla-hörku, stilltu pH og hitastig innstreymis eða notaðu eðlisfræðilegar aðferðir til að hindra myndun kalksteins og bæta leysni óleysanlegra salta;
(2) Fyrir hrávatn með miðlungs-hörku er hægt að nota hleðsluhemla, en þeir eru aðeins virkir innan ákveðins sviðs, þ.e. Langerile Index (LSI) verður að vera á milli 0 og 1,8;
(3) Fyrir mikla-hörku eru hrávatn, jónaskipti og efnaútfelling nauðsynleg til að fjarlægja jónir sem mynda hleðslu-.
Fyrir mikið magn af óblandaðri saltvatni með mikilli-hörku, myndi notkun jónaskiptamýkingar með katjónum eins og kalsíum og magnesíum þurfa mikið magn af endurnýjunarefnum, sem leiðir til mikils rekstrarkostnaðar og aukamengunar. Almennt, hagkvæmasta meðferðarferlið felur í sér að bæta við efnamýkingarefnum (natríumhýdroxíði, kalsíumhýdroxíði, natríumkarbónati o.s.frv.) til að hækka pH vatnsins, hvarfast við kalsíum- og magnesíumjónir í óblandaðri saltvatninu til að mynda botnfall eins og kalsíumkarbónat og magnesíumhýdroxíð. Viðbragðsbúnaður efnamýkingar er sem hér segir:
Ca2+ + CO32- → CaCO3 ↓
Ca2+ + OH- + HCO3- → CaCO3 ↓ + H2O
Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 ↓
Í formúlunum gefur „↓“ til kynna að botnfall hafi myndast, þ.e. sviflausn. Kalk og fljótandi basa geta veitt hýdroxíðjónirnar sem þarf til hvarfsins; ef karbónatjónirnar í vatninu eru ófullnægjandi má bæta gosösku til viðbótar við karbónatjónirnar.
SiO2 + 2Mg(OH)2↓ → Mg2SiO4↓ + 2H2O
Kísileyðingarhvarfið er flóknara en það má einfaldlega skilja það sem sam-útfellingarhvarf milli kísils í vatninu og magnesíumhýdroxíðs sem myndast í mýkingarhvarfinu. Síðan næst aðskilnaður á föstu formi-vökva með aðferðum eins og síun og tæringu til að fjarlægja kísilinn.
Flúor-, baríum- og strontíumjónir í óblandaðri saltvatni skapa einnig hættu á keðjumyndun á himnu himnuflæðisins. Við pH-skilyrði efnamýkingarhvarfsins munu þessar þungmálmjónir samtímis mynda samsvarandi óleysanlegt botnfall (kalsíumflúoríð, baríumsúlfat, strontíumsúlfat osfrv.), sem síðan eru fjarlægð með síun.
2. Val á efnaaukefnum
Kalk (með gosaska) eða fljótandi basa með gosaska er bæði hægt að nota sem mýkingarefni fyrir óblandaða saltvatnsherðingu. Tilgangur efnahvarfsins er að umbreyta kalsíum- og magnesíumjónum í vatninu í óleysanleg efni, sem eru síðan fjarlægð með síun, en samtímis fjarlægja baríum, strontíum, kísil o.fl. Kalk er ódýrara og aðgengilegra en fljótandi basa, en það eykur magn seyru og skilar inn fleiri kalsíumjónum og krefst þess vegna samsvarandi magns af kalsíumjónum.
Ef styrkur bíkarbónats + karbónats sem fyrir er í vatninu er ófullnægjandi til að fella út kalsíumjónirnar sem kalkið setur inn þarf að bæta við gosaska sérstaklega, en gosaska er mjög dýr. Að bæta við fljótandi basa mun ekki setja kalsíumjónir inn. Hins vegar er nauðsynlegt að hafa í huga að ef styrkur bíkarbónat + karbónatjóna í vatninu er marktækt hærri en styrkur kalsíumjóna verður umfram basagildi. Þetta mun leiða til óhóflegrar sýrunotkunar þegar stilla þarf sýrustig mildaðs gegndreypsins aftur í hlutlaust og hætta er á að leiðni gegndreypsins eftir himnumeðferð með öfugu himnuflæði standist ekki staðla.
Í stuttu máli, við flestar vatnsgæðaskilyrði (þar sem styrkur bíkarbónat + karbónatjóna er meiri en styrkur kalsíumjóna), er notkun kalk + fljótandi basa sem mýkingarefni hagkvæmara og sanngjarnara. Þegar hrávatnið hefur mikla hörku en lágt basastig er ákjósanlegt að bæta aðeins við fljótandi basa. Þegar hrávatnið hefur mjög mikla basa er það hagkvæmara og sanngjarnara að bæta aðeins við kalki.
Að bæta við magnesíumsöltum miðar að því að fjarlægja sílikon. Mýkingarhvarfið framleiðir magnesíumhýdroxíð, sem myndar samtímis óleysanlegt sam-útfall með kísil í vatninu með frásog og efnahvörfum. Magnesíumsölt sem fáanleg eru innihalda magnesíumoxíð og magnesíumklóríð. Magnesíumoxíð er almennt ódýrt og fáanlegt, en það er erfitt í meðförum, bregst hægt og krefst ákveðins hitastigs. Magnesíumklóríð er tiltölulega dýrara, en það er auðvelt að leysa það upp og hægt að gera það í vatnslausn, sem gerir það þægilegt í meðhöndlun og bregst hratt við. Í flestum tilfellum duga magnesíumjónirnar í óblandaðri saltvatni til að fella út kísil, en í sérstökum vatnsgjöfum þarf að bæta við nægilegum magnesíumsöltum og fljótandi basa til að fjarlægja kísil.
3. Efnafræðileg mýkingaráhrif
Með því að taka mýkingu lyfjaafrennslisvatns sem dæmi, þá er hrávatnið afrennsli eftir loftfirrta líffræðilega meðhöndlun og þarf að þétta það með því að nota öfugt himnuflæði (DTRO) ferli. Vatnið hefur mikla heildar hörku og heildar basa og lágt kísilinnihald. Til að koma í veg fyrir að kalk- og magnesíumjónir hlaupi á óblandaða vatnshliðinni meðan á há-þéttni og rúmmálsminnkun meðferðar DTRO stendur, þarf efnamýking til að fjarlægja hörku.
Byggt á eiginleikum lyfjaafrennslisvatnsins er fljótandi basa (30% natríumhýdroxíðlausn) valin sem efnamýkingarefnið. Ástæðurnar eru eftirfarandi: Heildarhörku hrávatnsins er 1100-1500 mg/L, með kalsíumhörku yfir magnesíumhörku, en heildaralkalínleiki er 2300-2500 mg/L. Við basísk skilyrði nægja bíkarbónat- og karbónatjónin í hrávatninu til að hvarfast við allar kalsíumjónirnar í vatninu til að mynda kalsíumkarbónatútfellingu og fjarlægja þannig kalkhörku. Samtímis hvarfast allar magnesíumjónir við umframhýdroxíðjónir í basalausninni til að framleiða magnesíumhýdroxíð botnfall og bera smá kísil úr vatninu í samútfellingarhvarfi og fjarlægja þannig magnesíum hörku og smá kísil.
Byggt á gögnum fyrir og eftir mýkingu má sjá að efnamýking nær 97% fjarlægingarhlutfalli heildar hörku úr hrávatninu og hörku mýkta afurðavatnsins er minna en 100 mg/L, sem uppfyllir kröfur um hörku innrennslis í meðferðarferli DTRO himnubúnaðarins með styrk og rúmmálsminnkun.
Í iðnaðarþéttni saltvatnshimnuþéttni og rúmmálsminnkandi meðferð er efnamýking mjög skilvirk, hagkvæm og hagnýt meðferðartækni til að fjarlægja hörku.