من المسؤول عن تدهور أداء أغشية التناضح العكسي؟
خلال عملية تشغيل أغشية التناضح العكسي، الحفاظ على أدائها بكفاءة واستقرار ليس بالأمر السهل. البيئة الخارجية غالباً ما تؤثر على أداء أغشية التناضح العكسي بطرق عديدة. هذه العوامل الخمسة المؤثرة يجب الانتباه إليها باستمرار:
1. "قوة وضعف" ضغط المياه الداخلة
الضغط هو المحفز لجزيئات الماء. عندما يزداد الضغط، تزداد قوة الماء لاختراق الغشاء، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج المياه. في الوقت نفسه، لأن معدل مرور الماء عبر الغشاء أسرع من مرور الأملاح، فإن زيادة إنتاج المياه يؤدي إلى تخفيف محتوى الملح في المياه المنتجة، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين معدل إزالة الملح. لكن زيادة الضغط يجب أن تكون معتدلة. بمجرد تجاوز قيمة ضغط معينة، سيتشكل استقطاب فرق التركيز على جانبي الغشاء، مما يلغي تأثير التخفيف، وبالتالي لن تزداد نسبة إزالة الملح.
2. "برودة وحرارة" درجة حرارة المياه الداخلة
مع تغير الفصول، تشكل درجة الحرارة تحدياً لتشغيل نظام الغشاء. تؤثر درجة الحرارة مباشرة على ضغط تشغيل النظام (اختيار المضخة عالية الضغط)، وعدد عناصر الغشاء، وجودة المياه المنتجة، وقابلية ذوبان مختلف البلورات التي قد تترسب.
مع ارتفاع درجة حرارة الماء، تنخفض لزوجة جزيئات الماء التي تمر عبر الغشاء، وتزداد قدرتها على الانتشار، مما يزيد من تدفق الماء. عادةً، مع كل انخفاض في درجة الحرارة بمقدار 3 درجات مئوية، ينخفض إنتاج المياه في نظام التناضح العكسي بنحو 10%؛ ومع كل انخفاض في درجة الحرارة بمقدار 5 درجات مئوية، يحتاج ضغط مضخة التغذية إلى زيادة بنحو 15%. في الوقت نفسه، مع ارتفاع درجة حرارة المياه الداخلة، تزداد سرعة مرور الأملاح عبر الغشاء، مما يؤدي إلى انخفاض معدل إزالة الملح.
3. "تركيز وتخفيف" محتوى الملح
لفهم كيفية تأثير محتوى الملح على أداء أغشية التناضح العكسي، الضغط الأسموزي هو نقطة البداية. عندما يكون تركيز محلول الماء مختلفاً على جانبي غشاء التناضح العكسي، فإن الحد الأدنى من الضغط الإضافي المطبق على الجانب عالي التركيز لمنع جزيئات الماء من التناضح من الجانب منخفض التركيز إلى الجانب عالي التركيز يسمى الضغط الأسموزي.
كلما زاد تركيز الملح، زاد الضغط الأسموزي. لذلك، يرتبط حجم ضغط الدفع للمياه الداخلة ارتباطاً وثيقاً بمحتوى الملح في الماء. عندما يظل الضغط ثابتاً، كلما ارتفع محتوى الملح، انخفض تدفق الماء، وزاد فرق التركيز على جانبي الغشاء، وارتفع معدل نفاذية الملح، وانخفض معدل إزالة الملح.
4. "ارتفاع وانخفاض" معدل الاسترداد
معدل الاسترداد هو النسبة بين كمية المياه المنتجة وكمية المياه الداخلة. عند ثبات ضغط المياه الداخلة، ومع زيادة معدل الاسترداد، سيكون محتوى الملح المتبقي في المياه الخام أعلى، مما يؤدي إلى زيادة مستمرة في الضغط الأسموزي الطبيعي حتى يصبح مساوياً للضغط المطبق، فيلغي تأثير دفع ضغط المياه الداخلة، وفي النهاية ينخفض تدفق الماء أو حتى يتوقف. وهذا يزيد أيضاً من احتمالية ترسب أملاح مثل كربونات الكالسيوم وكبريتات الكالسيوم على سطح الغشاء، مما يسهل حدوث مشاكل الترسبات، ويؤدي إلى انخفاض معدل إزالة الملح.
5. "حمضية وقلوية" قيمة الرقم الهيدروجيني
قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه الخام تعكس حمضية أو قلوية المياه الخام. قيمة الرقم الهيدروجيني لها تأثير ضئيل على كمية إنتاج المياه، لكن تغير الرقم الهيدروجيني يؤثر على تغيرات معدل إزالة الملح في النظام. نظراً لأن نصف قطر إماهة أيون الهيدروجين صغير نسبياً، فإنه يخترق غشاء التناضح العكسي بسهولة، لذلك عندما يكون الرقم الهيدروجيني منخفضاً، يكون معدل إزالة الملح منخفضاً أيضاً. النطاق الأمثل للرقم الهيدروجيني للتناضح العكسي هو 6-8. بالإضافة إلى ذلك، خفض قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه الداخلة هو وسيلة فعالة للتحكم في ترسب كربونات الكالسيوم.
يؤثر الرقم الهيدروجيني أيضاً على فعالية التنظيف، بينما تتميز عناصر غشاء PURO-I من شركة VONTRON للتكنولوجيا بزيادة قوة الترابط المتقاطع لطبقة إزالة الملح من البولي أميد، مما يمنحها نطاقاً أوسع من التحمل للتنظيف الحمضي والقلوي، وبالتالي نتائج أفضل في استعادة الأداء بعد التنظيف.