Применение рентгенофлуоресцентной спектрометрии для оценки состояния поверхности ультрафильтрационных мембран водоподготовительных установок ТЭС

Объектом исследования являлись половолоконные ультрафильтрационные мембраны производства Doy Chemical, использованные при подготовке добавочной воды для Новочеркасской ГРЭС.

Опробована возможность применения метода рентгенофлуоресцентной спектрометрии для исследования состояния отработанных, не подлежащих регенерации, ультрафильтрационных мембран с целью выявления причин, приводящих к их необратимой деструкции. Исследования проводили с помощью рентгенофлуоресцентного энергодисперсионного спектрометра ARL Quant’X производства Thermo Scientific (USA).

В эксперименте были использованы тонкие срезы образцов половолоконных ультрафильтрационных мембран производства Doy Chemical, проработавших в производственных условиях более трех лет на исходной воде реки Дон.

Анализ полученных спектров образцов позволил предположить необратимое загрязнение мембран железобактериями. На основе выводов, сделанных при анализе рентгенофлуоресцентных спектров, разработан и опробован в производственных условиях один из вариантов оптимизации технологической схемы предочистки, позволяющий значительно увеличить срок службы ультрафильтрационных мембран, в том числе при значительном бактериальном загрязнении исходной воды. Производственные испытания модернизированной технологии проводились на Новочеркасской ГРЭС в течение 2016-2018 годов и показали значительное увеличение срока службы мембранных модулей. При этом качество фильтрата, производительность и перепады давления на каскадах ультрафильтрационных установок полностью соответствовали нормативным значениям даже в условиях снижения качества исходной речной воды.

Доказано, что проведение агрессивной регенерации ультрафильтрационных мембран, отработавших длительный срок в условиях исходной воды с повышенными значениями общего микробного числа и высокими значениями перманганатной окисляемости, не позволяет восстановить их исходное состояние. Основной причиной загрязнения ультрафильтрационных мембран в данном случае является железо, присутствующее в коллоидной и бактериальной формах в порах и на поверхности мембран. В условиях Новочеркасской ГРЭС помимо своевременных промывок и химических регенераций ультрафильтрационных мембран признана необходимость организации предварительной обработки исходной воды реагентами, обладающими пролонгированным бактерицидным действием.

1. Апель П.Ю., Бобрешова О.В., Волков А.В., Волков В.В., Никоненко В.В., Стенина И.А., Филиппов А.Н., Ямпольский Ю.П., Ярославцев А.Б. Перспективы развития мембранной науки //Мембраны и мембранные технологии .2019. №2(9). С.59-80.

2. Веселовская Е.В., Шишло А.Г. Повышение экологических показателей водоподготовительных установок теплоэнергетических предприятий // Известия Вузов. Сев.-кавк. Регион, науч.-центр высш. Шк.- техн. Науки.2016.- № 4.- С. 36-41.

3. Веселовская Е.В., Шишло А.Г. Опыт применения перспективных технологий водоподготовки на отечественных тепловых электростанциях// Известия вузов, Сев.-Кавк. регион. Технология науки. 2016. №2. С. 31-34.

4. Шишло А.Г. Исследование процесса обессоливания добавочной воды блочной ТЭС методом нано- фильтрации // Известия вузов. Технические науки. 2013 г., вып. 4, с. 38-41.

5. Ультрафильтрация водомасляных эмульсий динамической мембраной нейлон–полистирол/ Фазуллин Д.Д., Маврин Г.В., Шайхиев И.Г., Низамеев И.Р. // Мембраны и мембранные технологии, 2019. том 8. №1. С. 51-58.

6. Кирш В.А., Ролдугин В.И., Баженов С.Д., Плиско Т.В.Моделирование внешнего массопереноса в половолоконных мембранных контактора // Мембраны и мембранные технологии, 2019,№4(5) 261-268.

7. Jose A.C. Broekaert. Analytical Atomic Spectrometry with Flames and Plasmas. Wiley-VCH: Verlag CmbH & Co. KGaA, 2002. 375p.

8. Беккер Ю. СПЕКТРОСКОПИЯ. - М.: Техносфера, 2009. 528 с.

9. Лазарев С.И., Головин Ю.М., Лазарев Д.С., Поликарпов В.М Исследования состояния воды в ацетатцеллюлозной мембране МГА-95 методами инфракрасной спектрометрии и термогравиметрии. // Мембраны и мембранные технологии .2019., №4 (5).с. 278-281.

10. Pasmore M., Todd P., Smith S., Baker D., Silverstein J., Coons D., Bowman C.N. Effects of ultrafiltration membrane surface properties on Pseudomonas aeruginosa biofilm initiation for the purpose of reducing biofouling. // J. Membrane Science. 2002. Vol. 194, pp 15-32.

11. Wilf I. New membrane research and development achievements. // Desalination and Water Reuse. 2001. Vol. 10/1, pp. 28-33.