شوینده های اسیدی و بازی ممبران

مواد شیمیایی اسیدی شستشوی ممبران یا همان شوینده اسیدی ممبران یکی از اصلی‌ترین ترکیبات مورد استفاده در سیستم‌های تصفیه آب اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF) هستند. این مواد با انحلال رسوبات معدنی، فلزی و اکسیدی، باعث بازیابی ظرفیت ممبران و افزایش طول عمر آن می‌شوند.

فرمولاسیون این محصولات در شرکت آرتا انرژی پایدار بر اساس استانداردهای جهانی و با ترکیب اسیدهای ضعیف و پایدارکننده‌های شیمیایی طراحی شده است تا ضمن اثربخشی بالا، به سطح ممبران آسیبی وارد نکند.

به طور کلی مواد شوینده ممبران و روش‌های شستشوی ممبران در سیستم‌های تصفیه آب، به‌خصوص دستگاه‌های اسمز معکوس (RO)، به دو دسته شوینده اسیدی ممبران و مواد شوینده قلیایی تقسیم می‌شود که هرکدام برای حذف نوع خاصی از رسوبات و آلودگی‌ها طراحی شده‌اند.

چرا فیلترهای ممبران نیاز به شستشو دارند؟

استفاده از دستگاه‌های اسمز معکوس (RO) زمانی بیشترین بازده را دارد که مرحله پیش‌تصفیه به‌طور دقیق و اصولی انجام شود. پیش‌تصفیه نقش مهمی در حذف حجم قابل‌توجهی از آلاینده‌ها، مواد شیمیایی و فلزات سنگین دارد؛ عناصری که می‌توانند در صورت ورود مستقیم به سیستم، موجب آسیب جدی به غشا و ممبران‌ها شوند. با وجود این اقدامات اولیه، همچنان بخشی از این ترکیبات وارد مرحله اسمز معکوس شده و روی سطح ممبران تجمع می‌یابد. به همین دلیل، تشکیل رسوب بر روی ممبران‌ها امری کاملاً طبیعی و اجتناب‌ناپذیر است و باید با روش‌های مناسب با آن مقابله کرد.

اگر عملیات شستشوی ممبران  اسمز معکوس به‌موقع انجام نشود، رسوبات به تدریج ضخیم‌تر شده و به مرحله‌ای می‌رسند که حتی استفاده از شوینده‌های تخصصی نیز نمی‌تواند کارایی اولیه دستگاه را بازگرداند. وجود لایه‌های سنگین رسوبی روی غشا باعث افت جدی عملکرد سیستم RO می‌شود؛ به‌طوری‌که افزایش TDS و کاهش دبی آب تولیدی از مهم‌ترین نشانه‌های این مشکل هستند. بنابراین، نگهداری صحیح، پیش‌تصفیه استاندارد و شست‌وشوی دوره‌ای ممبران‌ها برای حفظ کیفیت و توان تولید دستگاه اسمز معکوس ضروری است.

زمان مناسب برای شست و شوی ممبران

تعیین زمان دقیق برای شست‌وشوی ممبران دستگاه‌های RO وابسته به عوامل مختلفی است و نمی‌توان یک بازه ثابت را برای تمام سیستم‌ها در نظر گرفت. مدت‌زمان کارکرد غشا، تعداد دفعاتی که سیستم اسمز معکوس در حالت عملیاتی قرار دارد، نوع آلاینده‌ها و فلزات محلول در آب، میزان TBC و مقدار ذرات کلوئیدی همگی عواملی هستند که بر زمان شست‌وشو تأثیر می‌گذارند.

به‌صورت معمول و بر اساس تجربه عملی، انجام یک دوره شست‌وشوی ممبران در بازه هر ۳ تا ۴ ماه اقدامی طبیعی و ضروری به شمار می‌رود. علاوه بر این، در صورت مشاهده کاهش دبی آب خروجی، افزایش TDS یا افت عملکرد کلی سیستم، باید فرآیند پاک‌سازی ممبران‌ها سریع‌تر انجام شود. اگر رسوب‌گیری با فاصله‌های کوتاه تکرار می‌شود، بهتر است پیش‌تصفیه تقویت شده و از تجهیزات باکیفیت‌تر استفاده گردد.

فرآیند شست و شو در محل ممبران یا CIP (Clean-In-Place)

شست‌وشوی ممبران صنعتی یا CIP (Cleaning In Place) به مجموعه‌ای از فرآیندهای پاک‌سازی گفته می‌شود که بدون نیاز به باز کردن قطعات دستگاه و به‌صورت درون‌خطی (In-place) انجام می‌گیرد. این روش با استفاده از شوینده اسیدی ممبران برای شستشوی سیستم‌های اسمز معکوس (RO) و سایر تجهیزات فیلتراسیون برای حفظ عملکرد مطلوب ممبران‌ها و افزایش طول عمر آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با گذشت زمان، ممبران‌ها تحت تأثیر تجمع ذرات معلق، ترکیبات آلی، رسوبات معدنی و میکروارگانیسم‌ها دچار گرفتگی می‌شوند. این گرفتگی‌ها می‌توانند ظرفیت فیلتراسیون را کاهش داده و حتی موجب آسیب‌های طولانی‌مدت به ممبران شوند. در چنین شرایطی، اجرای شست‌وشوی دوره‌ای به روش CIP کمک می‌کند تا کارایی اولیه غشاها بازگردانده شده و عملکرد دستگاه در وضعیت استاندارد قرار گیرد.

به‌کارگیری صحیح این روش، علاوه بر افزایش عمر مفید ممبران‌ها، موجب بهبود کیفیت آب تولیدی و پایداری عملکرد سیستم اسمز معکوس می‌شود.

در فرآیند CIP از محلول‌های شوینده تخصصی مانند شوینده اسیدی ممبران استفاده می‌شود که با کنترل دقیق دمای محلول، زمان تماس و تنظیم pH، قادر به تجزیه و حذف رسوبات از سطح ممبران هستند. این محلول‌ها با فشار و دبی مشخص در سیستم گردش داده می‌شوند تا رسوبات معدنی، چربی‌ها، ترکیبات آلی و لایه‌های میکروبی از سطح ممبران جدا شوند.

مراحل معمول شستوشوی ممبران در فرآیند CIP عبارت‌اند از:

1. شست‌وشو با آب تحت فشار
2. تمیز کردن با محلول‌های قلیایی
3. آبکشی اولیه
4. استفاده از شوینده اسیدی ممبران برای حذف رسوبات معدنی
5. آبکشی نهایی با آب سرد و تمیز

چه زمانی باید CIP انجام شود؟

انجام عملیات شست و شوی ممبران CIP زمانی ضروری است که یکی از شرایط زیر مشاهده شود:

• کاهش محسوس ظرفیت آبدهی دستگاه
• افزایش اختلاف فشار قبل و بعد از ممبران به بیش از ۴ تا ۵ بار
• افزایش ناگهانی مقدار EC
• کاهش توان دستگاه در دفع نمک
• تغییر حدود ۱۰ تا ۱۵ درصدی TDS

اهمیت و مزایای انجام عملیات CIP در ممبران‌های صنعتی

اجرای منظم عملیات شست و شوی ممبران CIP با کاهش رسوبات و آلودگی‌ها، تأثیر مستقیمی بر بهینه‌سازی فرآیند تصفیه آب و کاهش هزینه‌های عملیاتی دارد. این روش نقش مهمی در حفظ کارایی ممبران‌ها و جلوگیری از افت عملکرد سیستم‌های اسمز معکوس ایفا می‌کند. مهم‌ترین دلایل اهمیت این فرآیند عبارت‌اند از:

۱. افزایش طول عمر ممبران‌ها

ممبران‌ها قطعاتی بسیار حساس هستند و هرگونه رسوب یا گرفتگی می‌تواند به ساختار آنها آسیب وارد کند. شست‌وشوی منظم، استهلاک ممبران را کاهش داده و عمر مفید آن را به شکل چشمگیری افزایش می‌دهد.

۲. کاهش هزینه‌های عملیاتی

گرفتگی ممبران باعث افزایش فشار و مصرف انرژی در دستگاه می‌شود. با انجام به‌موقع CIP، راندمان سیستم به حالت استاندارد بازگشته و هزینه‌های انرژی، تعمیرات و تعویض قطعات کاهش می‌یابد.

۳. بهبود کیفیت آب تولیدی

انباشت آلاینده‌ها بر روی غشا باعث کاهش کیفیت آب خروجی از دستگاه می‌شود. CIP با حذف رسوبات و آلودگی‌ها، کیفیت آب تصفیه شده را در حد مطلوب حفظ می‌کند.

۴. جلوگیری از خرابی زودرس ممبران‌ها

رسوبات معدنی، لایه‌های باکتریایی و آلودگی‌های آلی در صورت عدم پاک‌سازی به‌موقع، می‌توانند موجب تخریب ساختار ممبران شوند. شستشوی دوره‌ای مانع از این آسیب‌ها می‌شود.

۵. حفظ ظرفیت و دبی تولید دستگاه

ممبران‌های تمیز این امکان را فراهم می‌کنند که سیستم با ظرفیت طراحی‌شده و بدون افت دبی کار کند. این موضوع برای واحدهای صنعتی، آب‌شیرین‌کن‌ها و نیروگاه‌ها اهمیت ویژه‌ای دارد.

انواع مواد شوینده ممبران

مواد شوینده ممبران CIP به دو دسته اصلی اسیدی و قلیایی تقسیم می‌شوند که هر کدام برای حذف نوع خاصی از رسوبات و آلودگی‌های انباشته شده روی سطح غشا به کار می‌روند. عوامل مؤثر بر کارایی این مواد شامل دما، غلظت محلول، مدت زمان تماس با غشا و همچنین میزان فشار پمپ در فرآیند شستشو هستند.

مواد شوینده ممبران اسیدی

اسید شستوشوی ممبران با خاصیت اسیدی و pH پایین، برای حذف رسوبات ناشی از کربنات کلسیم، فسفات کلسیم، سولفید آهن، سیلیکات‌های فلزی و اکسید فلزات استفاده می‌شوند. معمولاً از اسیدهایی نظیر اسید سولفوریک (H2SO4)، اسید فسفوریک (H3PO4)، هیدرو کلریک اسید (HCl) و اسید سیتریک بهره گرفته می‌شود.

مواد شوینده ممبران قلیایی

شوینده بازی ممبران یکی از مواد شیمیایی تخصصی و ضروری در نگهداری و احیای ممبران‌های تصفیه آب صنعتی به‌ویژه در سیستم‌های اسمز معکوس (RO)، نانوفیلتراسیون (NF) و اولترافیلتراسیون (UF) است. این نوع شوینده که ماهیت قلیایی (pH بالا) دارد، برای حذف آلودگی‌های آلی، بیوفیلم‌های میکروبی، چربی‌ها، روغن‌ها و مواد آلی چسبیده به سطح و منافذ ممبران طراحی شده و نقش مؤثری در افزایش دبی آب و بازیابی راندمان سیستم ایفا می‌کند.

در فرآیند CIP ممبران، شوینده بازی با نفوذ به لایه‌های آلودگی و تجزیه ترکیبات آلی، از افت فشار و کاهش عملکرد ممبران جلوگیری می‌کند. استفاده اصولی از شوینده بازی، در کنار شوینده اسیدی، باعث شستشوی کامل انواع رسوبات آلی و معدنی شده و عمر مفید ممبران‌ها را افزایش می‌دهد. پس از پایان شستشو، آبکشی کامل سیستم اهمیت بالایی دارد تا هیچ اثری از مواد شیمیایی در مدار باقی نماند.

کاربردهای مواد شوینده ممبران CIP

مواد شوینده مورد استفاده در فرآیند شست و شوی ممبران CIP، بسته به ترکیب شیمیایی، برای حذف انواع آلودگی‌ها و رسوبات مناسب هستند. از جمله کاربردهای اصلی آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حذف رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم، سولفات باریم و ترکیبات آهن
• پاک‌سازی ممبران‌های صنعتی در واحدهای تصفیه آب، دستگاه‌های آب‌شیرین‌کن، صنایع فرآوری و نیروگاه‌ها
• بازیابی ظرفیت و عملکرد ممبران با استفاده از چرخه‌های شست‌وشوی در محل (CIP)
• قابل استفاده برای ممبران‌های پلی‌آمید (PA) و PVDF بدون ایجاد آسیب به ساختار غشا

استفاده از HCl معمولی (جوهر نمک)، چاه‌بازکن‌ها یا اسید سولفوریک با غلظت بالا، می‌تواند باعث تخریب لایه‌های حساس ممبران شود. برای جلوگیری از این مشکل، باید از محلول‌های تخصصی استفاده کرد که ترکیبات کنترل‌شده دارند.

عملیات شستشوی ممبران cip

شست‌وشوی اسیدی ممبران در دستگاه تصفیه آب صنعتی

شست‌وشوی اسیدی ممبران به استفاده از مواد شیمیایی با pH پایین (حدود ۲) گفته می‌شود که برای حذف رسوبات معدنی و فلزی تجمع‌یافته روی سطح ممبران کاربرد دارند. شوینده اسیدی ممبران به دلیل خاصیت اسیدی بالا و PH پایین، قادرند رسوبات ایجاد شده بر روی غشا که به دلیل تجمع نمک‌ها و اکسیدهای فلزی شکل گرفته‌اند را از بین ببرند.  این رسوبات شامل کربنات کلسیم، فسفات کلسیم، سولفید آهن، سیلیکات‌های فلزی و اکسید فلزات هستند. پایه این مواد شوینده معمولاً شامل اسید سولفوریک (H₂SO₄)، اسید فسفریک (H₃PO₄)، هیدروژن کلرید (HCl) و گاهی اسید سیتریک است که غلظت آن با توجه به میزان گرفتگی های ممبران تعیین می گردد.

فرآیند شست‌وشوی اسیدی ممبران در چند مرحله انجام می‌شود:

۱. شست‌وشوی اولیه با آب گرم

• ممبران‌ها ابتدا با آب ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد شسته می‌شوند تا ذرات و مواد باقیمانده روی سطح غشا پاک شوند.
• آب مورد استفاده می‌تواند آب تصفیه شده توسط دستگاه RO، آب نرم شده یا هر آبی که استاندارد ورودی RO را تأمین کند باشد.
• مدت زمان: ۱۰ تا ۱۵ دقیقه.

۲. شست‌وشوی قلیایی ممبران

• محلول قلیایی ۱ تا ۲ درصد تهیه و دمای آن بین ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد تنظیم می‌شود.
• محلول قلیایی وارد دستگاه می‌شود تا پروتئین‌ها، چربی‌ها و سایر آلاینده‌های آلی از سطح ممبران پاک شوند.
• مدت زمان: ۱۰ تا ۱۵ دقیقه.

۳. آبکشی پس از شست‌وشوی قلیایی

• ممبران‌ها دوباره با آب گرم ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد شست‌وشو می‌شوند تا هیچ ماده قلیایی باقی نماند.
• مدت زمان: ۵ تا ۱۰ دقیقه.
• با استفاده از pH سنج، pH آب ورودی و خروجی اندازه‌گیری شود. اختلاف pH نباید بیش از ۰.۵ باشد.

۴. شست‌وشوی اسیدی

• محلول اسیدی با غلظت ۰.۵ تا ۱ درصد و دمای ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد آماده می‌شود.
• محلول اسیدی وارد سیستم می‌شود تا رسوبات معدنی، نمک‌ها، یون‌های فلزی و سایر آلاینده‌ها از سطح ممبران پاک شوند.
• مدت زمان: ۱۵ تا ۲۰ دقیقه.

۵. آبکشی نهایی

• پس از پایان اسیدشویی، دستگاه با آب گرم ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد شسته می‌شود تا هرگونه اسید باقی‌مانده خارج گردد.
• مدت زمان: ۵ تا ۱۰ دقیقه.
• مجدداً pH آب ورودی و خروجی اندازه‌گیری شده و اختلاف آن نباید بیش از ۰.۵ باشد.

این روش مرحله‌ای، پاک‌سازی کامل ممبران‌ها را تضمین کرده و عملکرد دستگاه تصفیه آب صنعتی را به سطح بهینه بازمی‌گرداند، ضمن آنکه از آسیب دیدن غشا جلوگیری می‌کند.

 

عوامل تأثیرگذار در تعیین زمان شست و شوی ممبران با اسید

زمان مناسب برای شست‌وشوی ممبران به مجموعه‌ای از شرایط عملیاتی، ویژگی‌های آب ورودی و شاخص‌های عملکرد سیستم وابسته است. از آنجا که نوع رسوبات، کیفیت آب، فشار سیستم و مشخصات ممبران‌ها در هر واحد تصفیه متفاوت است، نمی‌توان بازه زمانی یکسانی برای تمام دستگاه‌ها در نظر گرفت. در این بخش، مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده زمان اجرای شست و شوی ممبران CIP مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

۱. کیفیت آب ورودی

آب‌هایی با TDS بالا یا حاوی رسوبات و مواد معلق بیشتر، موجب گرفتگی سریع‌تر ممبران شده و نیاز به شست‌وشوی دوره‌ای کوتاه‌تری دارند.

۲. نوع و میزان آلاینده‌ها

آلاینده‌های آلی، معدنی، فلزی و میکروبی هرکدام الگوی رسوب‌گذاری متفاوتی دارند. شدت و تنوع این آلودگی‌ها تعیین می‌کند که ممبران در چه بازه‌ای نیاز به CIP دارد.

۳. افت فشار سیستم RO

افزایش اختلاف فشار در دو سمت ممبران نشان‌دهنده تجمع رسوبات یا گرفتگی غشا است. اگر فشار خروجی بیش از حد استاندارد شود، انجام شست‌وشو ضروری خواهد بود.

۴. کاهش میزان تولید (Permeate)

کاهش دبی آب تولیدی یکی از واضح‌ترین نشانه‌های نیاز به CIP است. هر زمان که تولید سیستم کمتر از مقدار طراحی‌شده شود، باید ممبران‌ها مورد بررسی قرار گیرند.

۵. افت کیفیت آب خروجی

افزایش TDS، تغییر EC یا عبور پارامترهای کیفی از محدوده مجاز، نشانه‌ای از رسوب‌گیری و کاهش عملکرد ممبران است. در چنین شرایطی شست‌وشوی فوری توصیه می‌شود.

۶. هشدار شاخص‌های کنترلی سیستم

آلارم‌های مرتبط با آلودگی میکروبی، تغییر ناگهانی فشار، افزایش نرخ رسوب‌گذاری یا افت دبی، همگی نشان‌دهنده ضرورت اجرای CIP هستند.

۷. برنامه‌ریزی دوره‌ای شست‌وشو

در بسیاری از واحدهای صنعتی، شست و شوی ممبران CIP به‌صورت دوره‌ای بین ۶ تا ۱۲ ماه برنامه‌ریزی می‌شود. این بازه بسته به شرایط سیستم، نوع آب خام و میزان مصرف می‌تواند کوتاه‌تر یا طولانی‌تر باشد.

۸. نوع ممبران

جنس و ساختار ممبران بر نوع شست‌وشو و بازه مورد نیاز تأثیر دارد. برخی ممبران‌ها نسبت به محلول‌های خاص حساس‌ترند و باید با دقت بیشتری شست‌وشو شوند.

۹. شرایط عملیاتی شامل دما و pH

برای اثربخشی کامل مواد شوینده، دما و pH محلول باید متناسب با نوع رسوبات و دستورالعمل سازنده تنظیم شود. عدم تنظیم صحیح این دو عامل، هم بر کیفیت شست‌وشو و هم بر سلامت ممبران تأثیر می‌گذارد.

نکات مهم در شست و شوی ممبران CIP

تنظیم pH :pH محلول شستشو باید دقیقاً تنظیم شود تا علاوه بر حل کردن رسوبات، آسیبی به لایه‌های ممبران وارد نشود. برای محلول‌های اسیدی، معمولاً pH بین 2 تا 4 مناسب است.
دمای محلول: دمای محلول شستشو بین 60 تا 80 درجه سانتی‌گراد توصیه می‌شود تا کارایی فرآیند افزایش یابد.
مدت زمان شستشو: مدت زمان شست و شوی ممبران بسته به نوع محلول (قلیایی یا اسیدی) و میزان آلودگی ممبران‌ها متفاوت است. به‌طور معمول، شستشوی قلیایی 10 تا 15 دقیقه و شستشوی اسیدی 15 تا 20 دقیقه زمان می‌برد.
شستشو با آب: پس از هر مرحله شست و شوی ممبران با محلول قلیایی یا اسیدی، ممبران‌ها باید با آب گرم شسته شوند تا باقی‌مانده محلول‌ها از روی غشاها پاک شود. اختلاف pH آب ورودی و خروجی نباید بیش از 0.5 باشد.

هشدارها:

• استفاده از مواد شیمیایی بسیار قوی مانند HCl معمولی (جوهر نمک) یا چاه بازکن‌ها به دلیل غلظت بالا ممکن است به ساختار ممبران آسیب وارد کند.
• در اسیدشویی ممبران استفاده از اسید سولفوریک به دلیل خاصیت خورندگی بالا باید با دقت و تحت نظارت متخصصین استفاده شود.

استفاده از محلول‌های تخصصی می‌تواند به بهبود عملکرد ممبران‌ها کمک کرده و از تشکیل مجدد رسوبات جلوگیری کند. رعایت این نکات و استفاده از روش‌های استاندارد، علاوه بر کاهش هزینه‌های عملیاتی، به افزایش طول عمر سیستم تصفیه آب نیز منجر خواهد شد.

 

مشاوره و تأمین مواد شیمیایی شست و شوی ممبران CIP توسط شرکت آرتا انرژی پایدار

شرکت آرتا انرژی پایدار به‌عنوان یکی از تأمین‌کنندگان معتبر مواد شیمیایی تصفیه آب و پساب در ایران، آماده ارائه مشاوره تخصصی و تأمین انواع مواد شیمیایی مورد نیاز در عملیات CIP می‌باشد. محصولات این شرکت با فرمولاسیون صنعتی استاندارد و همراه با مشاوره فنی رایگان عرضه می‌شوند تا کارفرمایان محترم بتوانند بهترین عملکرد را در سیستم‌های تصفیه آب و اسمز معکوس خود داشته باشند.

برای دریافت مشاوره تخصصی، اطلاع از قیمت روز و ثبت سفارش عمده مواد شیمیایی شامل مواد اسیدی و قلیایی شست‌وشوی ممبران، از طریق شماره‌های دج شده در بخش تماس با ما با کارشناسان ما در ارتباط باشید. کارشناسان ما آماده پاسخگویی به تمامی سوالات فنی و راهنمایی در انتخاب بهترین محصول، مطابق با نیاز شما هستند.