Plano técnico de limpeza química de membranas de osmose reversa
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Este tópico foi editado pela última vez por Kang Zhaoyang em 16/1/2016, às 10:20. A limpeza das membranas de osmose reversa é um processo delicado e complicado; além disso, realizar a limpeza com frequência pode danificar as membranas. Como, geralmente, não há apenas um elemento de membrana em cada invólucro de membrana, a situação de contaminação desses elementos também varia. Por isso, a eficácia da limpeza é reduzida, e ainda é fácil que ocorram interações entre os diferentes elementos de membrana. Como meio de filtragem avançada, as membranas de osmose reversa inevitavelmente acumulam colóides, microrganismos, partículas de impurezas e sais insolúveis em sua superfície. Portanto, em diversos setores onde são utilizados dispositivos de osmose reversa, é necessário estabelecer planos eficazes para a limpeza dessas membranas. Para diferentes sistemas de equipamentos, a única diferença está no período de tempo necessário para a limpeza. Membrana de osmose reversa – Limpeza off-line da membrana de osmose reversa. Antes do tratamento por osmose reversa, é necessário realizar um pré-tratamento da água a ser utilizada, a fim de evitar, na medida do possível, a contaminação da superfície da membrana. As melhores condições de operação (velocidade do fluxo de produto, pressão, taxa de recuperação e valor de pH) desempenham um papel muito importante na redução da sujeira na superfície da membrana. Uma vez que a água de alimentação pré-tratada apresente um valor elevado de SDI15 (mesmo que esteja dentro dos limites permitidos),, com o passar do tempo, a superfície da membrana de osmose reversa acaba se contaminando com sedimentos, colóides e incrustações salinas. A sujeira pode causar uma redução no desempenho dos elementos da membrana, o que se manifesta em um fluxo de água produzida mais baixo e/ou em uma maior taxa de permeação de solutos e/ou em um aumento da diferença de pressão entre a água de alimentação e a água concentrada. Geralmente, dependendo do nível de poluição, são utilizados diferentes métodos de limpeza por osmose reversa, incluindo limpeza online e limpeza offline. Membrana de osmose reversa – Limpeza off-line da membrana de osmose reversa. Tecnologia de limpeza on-line da membrana de osmose reversa. A limpeza on-line é um método de limpeza convencional, utilizado principalmente para a manutenção e conservação do sistema de osmose reversa. 1. Condições de limpeza Quando os parâmetros do sistema de osmose reversa sofrerem as seguintes mudanças, seu sistema precisa ser limpo imediatamente: 1) Diferença de pressão entre as seções do sistema: diferença de pressão na primeira seção ≤ 0,2 Mpa; diferença de pressão na segunda seção ≤ 0,1 Mpa. 2) Sem alterações nos parâmetros de operação do sistema, é possível recuperar mais de 85% da produção de água projetada por meio da correção da temperatura no sistema. 3) A taxa de dessalinização da água produzida não deve variar mais do que 5%.2. Etapas de limpeza:
① Utilize uma bomba para transferir a água de osmose reversa, que é limpa e livre de cloro livre, do tanque de limpeza (ou da fonte de água correspondente) para o recipiente sob pressão. Deixe essa água lá por alguns minutos. ②Prepare a solução de limpeza no tanque de lavagem, usando água limpa para produtos. ③O líquido de limpeza deve ser circulado em um recipiente sob pressão por 1 hora ou pelo tempo pré-determinado. ④Após a limpeza, esvazie a caixa de limpeza e enxágue-a. Em seguida, preencha a caixa com água limpa para ser utilizada no próximo processo de lavagem. ⑤Use uma bomba para transferir a água limpa, sem cloro livre, do tanque de lavagem (ou da fonte de água correspondente) para o recipiente sob pressão, e deixe-a lá por alguns minutos. ⑥Após a lavagem do sistema de osmose reversa, o sistema é operado com a válvula de descarga da água produzida aberta, até que a água fique limpa, sem espuma ou sem resíduos de produtos de limpeza (geralmente, de 15 a 30 minutos). Membrana de osmose reversa – Limpeza off-line da membrana de osmose reversa. Tecnologia de limpeza off-line da membrana de osmose reversa. O maior problema na limpeza on-line é que a concentração da solução de limpeza diminui gradualmente nas extremidades do processo de limpeza. Quando o sistema de osmose reversa funciona por um período prolongado ou quando as membranas de osmose reversa ficam severamente contaminadas, a limpeza online se torna ineficaz. Nesses casos, é necessário realizar a limpeza off-line dos componentes das membranas de osmose reversa. 1. Condições para a limpeza offline da membrana de osmose reversa ① Quando a diferença de pressão em um único estágio do sistema de osmose reversa é maior que o dobro do valor dessa diferença de pressão no início do funcionamento do sistema. ②A produção de água dos sistemas de osmose reversa diminuiu em mais de 30%. ③O peso de um único elemento de membrana de osmose reversa é superior em mais de 3 quilos ao valor normal. ④O sistema de osmose reversa não pode ter seu desempenho de limpeza em tempo real restaurado. Membrana de osmose reversa – Limpeza offline da membrana de osmose reversa 2. Características da limpeza offline Durante a limpeza online, não há uma abordagem específica para as membranas localizadas em diferentes posições. Como geralmente não há apenas um elemento de membrana em um invólucro de membrana, a taxa de contaminação desses elementos também varia. Ao se usar uma solução de limpeza da mesma concentração para limpar membranas com diferentes níveis de contaminação, é inevitável que algumas membranas sejam limpas demais, enquanto outras fiquem insuficientemente limpas. Isso resulta em um efeito de limpeza deficiente, além de facilitar a ocorrência de contaminação cruzada. Membrana de osmose reversa – Limpeza offline da membrana de osmose reversa. Levando em consideração todos os fatores acima, é possível monitorar constantemente o estado de limpeza da membrana RO durante o processo de limpeza, permitindo assim determinar o grau de limpeza de acordo com as condições reais. Através da análise dos principais componentes poluentes presentes no líquido de limpeza, identificam-se os poluentes do sistema, e são apresentadas recomendações para ajustes no sistema, a fim de prolongar a vida útil do sistema do cliente.
Nota 3: Deve-se evitar o uso de surfactantes catiônicos na solução de limpeza, pois isso pode causar danos irreversíveis aos elementos da membrana. 1. Poluentes nos elementos de membrana de osmose reversa Após um certo período de operação normal, os elementos de membrana de osmose reversa podem ser contaminados por substâncias em suspensão ou substâncias insolúveis presentes na água de alimentação. Os poluentes mais comuns são o calcário de carbonato de cálcio, o calcário de sulfato de cálcio, os óxidos metálicos, os depósitos de silício, bem como depósitos orgânicos ou biológicos. A natureza dos poluentes e a velocidade de contaminação estão relacionadas às condições da água de alimentação. A contaminação se desenvolve gradualmente; se não forem tomadas medidas precoces, ela poderá danificar o desempenho dos componentes da membrana em um período de tempo relativamente curto. A verificação periódica do desempenho geral do sistema é uma boa maneira de detectar a contaminação dos elementos da membrana. Diferentes tipos de contaminantes podem causar danos variados ao desempenho desses elementos. A Tabela 1 lista o impacto dos poluentes comuns no desempenho das membranas. 2. Remoção de poluentes A remoção de poluentes pode ser feita por meio de limpeza química e enxágue físico. Às vezes, também é possível realizá-la alterando as condições de operação. Como princípio geral, a limpeza deve ser realizada quando ocorrer um dos seguintes cenários. 2.1 Sob pressão normal, o fluxo de água do produto diminui para 10 a 15% do valor normal. 2.2 Para manter um fluxo normal de água no produto, a pressão da água de alimentação, após correção de temperatura, aumentou em 10 a 15%. 2.3 A qualidade da água do produto diminui em 10 a 15%. A taxa de permeabilidade ao sal aumenta em 10 a 15%. 2.4 Utilize um aumento de pressão de 10 a 15%. 2.5 A diferença de pressão entre as diferentes seções do RO aumenta significativamente (talvez não haja instrumentos para medir esse valor). 3. Poluentes comuns e seus métodos de remoção: 3.1 Incrustações de carbonato de cálcio Quando há falhas no sistema de adição de agentes antincrustantes ou no sistema de adição de ácido, o pH da água de alimentação pode aumentar. Nesse caso, é possível que ocorra a deposição de carbonato de cálcio. É necessário detectar precocemente o surgimento dessas incrustações, a fim de evitar que os cristais formados causem danos à superfície da membrana. Se as incrustações de carbonato de cálcio forem detectadas cedo, é possível removê-las mantendo o pH da água de alimentação entre 3,0 e 5,0 por um período de 1 a 2 horas. Para incrustações de carbonato de cálcio com tempo de deposição mais longo, deve-se utilizar solução de ácido cítrico para limpeza por circulação ou imersão durante a noite inteira. Nota: É necessário garantir que o pH de qualquer solução de limpeza não seja inferior a 2,0; caso contrário, isso pode causar danos aos componentes da membrana RO, especialmente em temperaturas mais altas. Além disso, o pH máximo não deve ultrapassar 11,0. Utiliza-se amônia para aumentar o pH, e ácido sulfúrico ou ácido clorídrico para diminuir o valor do pH. 3.2 Solução de limpeza para incrustações de cálcio sulfato 2 (ver Seção de Tratamento de Superfícies): é o melhor método para remover as incrustações de cálcio sulfato da superfície das membranas de osmose reversa. 3.3 Incrustações de óxidos metálicos: Podem ser removidas com os métodos descritos acima para a remoção de incrustações de carbonato de cálcio. As hidróxidos depositados (como o hidróxido de ferro), por exemplo, também podem ser removidos com facilidade. 3.4 Incrustações de silício: No caso das incrustações de silício que não coexistem com metaloides ou substâncias orgânicas, geralmente é necessário utilizar métodos de limpeza específicos para removê-las. Para saber mais sobre os métodos detalhados, entre em contato com a empresa Hydron. 3.5 Depósitos orgânicos: Os depósitos orgânicos (como lama microbiana ou manchas de mofo) podem ser removidos com o líquido de limpeza nº 3. Para evitar sua reprodução, pode-se utilizar soluções bactericidas aprovadas pela empresa Hydronix para circulação e imersão no sistema. Geralmente, é necessário um tempo considerável de imersão para que o tratamento seja eficaz. Quando o dispositivo de osmose reversa for desligado por três dias, é recomendável realizar um tratamento de desinfecção. Consulte a empresa Hydronix para determinar o agente bactericida mais adequado. 3.6 Soluções de limpeza: Para a limpeza dos elementos das membranas de osmose reversa, recomenda-se o uso das soluções de limpeza listadas na Tabela 2. É muito importante realizar uma análise química dos contaminantes antes da limpeza. Uma análise detalhada dos resultados da análise permite escolher o melhor agente de limpeza e o método mais adequado para a limpeza. Deve-se registrar o método utilizado em cada processo de limpeza, bem como os resultados obtidos, a fim de encontrar o melhor método de limpeza para condições específicas de fornecimento de água. Para poluentes inorgânicos, recomenda-se o uso do líquido de limpeza 1. Para cálcio sulfato e substâncias orgânicas, recomenda-se o uso do líquido de limpeza 2. Para poluição grave por substâncias orgânicas, recomenda-se o uso do líquido de limpeza 3. Toda a limpeza pode ser realizada a uma temperatura máxima de 104 graus Fahrenheit (40°C), por um período de 60 minutos. A quantidade de produtos necessários é calculada com base em 100 galões (379 litros). Para preparar a solução de limpeza, os produtos químicos devem ser adicionados de forma proporcional à água utilizada para a limpeza. Deve-se usar água de osmose reversa, sem cloro livre, para preparar a solução e misturá-la bem. Limpeza química da membrana de osmose reversa e enxágue com água ________________________________________ Durante a limpeza, a solução de limpeza é circulada pelo lado de alta pressão da membrana, sob baixa pressão e alto fluxo. Nesse momento, o elemento da membrana ainda se encontra dentro do recipiente de pressão, e é necessário usar um dispositivo especial para realizar essa tarefa. Passos gerais para a limpeza dos elementos da membrana de osmose reversa: 1. Utilize uma bomba para transferir água limpa, sem cloro livre, proveniente do tanque de limpeza (ou de outra fonte de água adequada), para o recipiente de pressão. Deixe essa água lá por alguns minutos. 2. Prepare a solução de limpeza no tanque de lavagem, usando água limpa para produtos. 3. O líquido de limpeza deve ser circulado no recipiente sob pressão por 1 hora, ou pelo tempo pré-determinado. Para recipientes de 8 polegadas ou 8,5 polegadas, a vazão deve ser de 35 a 40 galões por minuto (133 a 151 litros por minuto). Para recipientes de 6 polegadas, a vazão é de 15 a 20 galões por minuto (57 a 76 litros por minuto). Já para recipientes de 4 polegadas, a vazão é de 9 a 10 galões por minuto (34 a 38 litros por minuto).
4. Após a limpeza, o conteúdo do recipiente deve ser esvaziado e o recipiente lavado. Em seguida, o recipiente deve ser preenchido com água limpa, para que possa ser utilizado na próxima etapa de limpeza. 5. Use uma bomba para transferir a água limpa, sem cloro livre, do tanque de lavagem (ou da fonte de água correspondente) para o recipiente sob pressão, e deixe-a lá por alguns minutos. 6. Após a lavagem do sistema de osmose reversa, faça com que o sistema funcione com a válvula de descarga da água do produto aberta, até que a água esteja limpa, sem espuma e sem resíduos de detergente (geralmente, são necessários de 15 a 30 minutos). Tabela 1. Características da poluição das membranas de osmose reversa e métodos de tratamento
**Poluentes | Características gerais | Métodos de tratamento**
Depósitos de cálcio (carbonato de cálcio e fosfato de cálcio; geralmente ocorrem no segundo estágio do sistema) → Queda significativa na taxa de dessalinização; aumento da pressão no sistema; redução ligeira na produção de água. Limpar o sistema com solução 1.
Óxidos (ferro, níquel, cobre, etc.) → Queda significativa na taxa de dessalinização; aumento significativo da pressão no sistema; redução significativa na produção de água. Limpar o sistema com solução 1.
Vários tipos de colóides (ferro, substâncias orgânicas e sílica) → Queda leve na taxa de dessalinização; aumento gradual da pressão no sistema; redução gradual na produção de água. Limpar o sistema com solução 2.
Cálcio sulfato (geralmente ocorre no segundo estágio do sistema) → Queda significativa na taxa de dessalinização; aumento leve ou moderado da pressão no sistema; redução leve na produção de água. Limpar o sistema com solução 2.
Em casos de poluição grave, usar solução 3 para limpeza.
Depósitos de substâncias orgânicas → Queda possível na taxa de dessalinização; aumento gradual da pressão no sistema; redução gradual na produção de água. Limpar o sistema com solução 2. Em casos de poluição grave, usar solução 3 para limpeza.
Poluição bacteriana → Queda possível na taxa de dessalinização; aumento significativo da pressão no sistema; redução significativa na produção de água. Deve-se escolher uma das três soluções, dependendo do tipo de poluição.
**Observação:** É necessário identificar a causa da poluição e eliminá-la. Se precisar de ajuda, entre em contato com a empresa Hydranautics.
Tabela 2. Soluções de limpeza recomendadas
| Solução de limpeza | Componentes | Quantidade necessária para preparar 100 galões (379 litros) | Ajuste de pH |
|-------------------|-------------|----------------------------------------------------------|--------------|
| 1 | Ácido cítrico | Água de osmose reversa (sem cloro livre): 17,0 libras (7,7 kg) | Ajustar o pH para 3,0 com amônia |
| 2 | Trissulfato de sódio + EDTA tetrasódico | Água de osmose reversa (sem cloro livre): 17,0 libras (7,7 kg); 7 libras (3,18 kg) | Ajustar o pH para 10,0 com ácido sulfúrico |
| 3 | Trissulfato de sódio + dodecilsulfonato de sódio | Água de osmose reversa (sem cloro livre): 17,0 libras (7,7 kg); 2,13 libras (0,97 kg) | Ajustar o pH para 10,0 com ácido sulfúrico |