Silica trong nước chủ yếu tồn tại dưới dạng các hợp chất axit silic vô cơ, và ngành công nghiệp đồng nhất đo lường nó dưới dạng silicon dioxide (SiO₂). Theo GB/T 12149-2017, Xác định Silic trong Nước làm mát tuần hoàn công nghiệp và Nước lò hơi, silica trong nước tồn tại dưới bốn dạng:
1. Silica hòa tan (Silica phản ứng) Chủ yếu bao gồm axit orthosilicic đơn phân (H₄SiO₄) và axit metasilicic (H₂SiO₃); có thể phát hiện bằng phương pháp đo màu molybdate. Kích thước hạt 10,5, một phần nhỏ phân ly thành ion silicat.
2. Silica keo (Silica không phản ứng) Hình thành khi các phân tử axit silic trùng hợp thành các hạt keo axit polysilic, với kích thước hạt từ 1 nm đến 1 μm. Quá trình keo tụ thông thường chỉ loại bỏ khoảng 60%, và nó có thể dễ dàng đi qua màng siêu lọc và thẩm thấu ngược.
3. Silica hấp phụ Silica bị hấp phụ trên bề mặt của cặn, sắt hydroxit, hoặc các bông cặn canxi cacbonat; phần lớn trong số đó có thể được loại bỏ thông qua quá trình lắng và lọc thông thường.
4. Silica dạng hạt Các hạt rắn như cát, sỏi và khoáng chất silicat, có thể được chặn hoàn toàn bằng lưới chắn rác và lọc cát thạch anh.
Đối với hệ thống xả nước bằng không (ZLD) và hệ thống bay hơi MVR,
silica hòa tan và silica keo là nguy hiểm nhất
. Khi chúng đi qua hệ thống màng, chúng liên tục được cô đặc và nồng độ của chúng nhân lên, khiến chúng trở thành nguyên nhân cốt lõi gây ra sự hình thành cặn silica.Những lý do cốt lõi tại sao xử lý nước phải loại bỏ silica và những nguy hiểm của silica:1. Hư hại hệ thống màng thẩm thấu ngược / lọc nano Silica keo tạo thành một lớp gel dày đặc trên bề mặt màng, trong khi silica hòa tan kết tủa thành cặn silica sau khi cô đặc liên tục. Theo
HJ 579-2010, Thông số kỹ thuật cho xử lý nước thải bằng màng phân tách, SDI nước cấp RO phải ≤ 5. Lượng silica dư thừa trực tiếp làm tăng SDI, biểu hiện bằng sự gia tăng áp suất xuyên màng hàng tháng, giảm công suất sản xuất trên 30% và hỏng hóc sớm các phần tử màng trong vòng 1-2 năm. Cặn silica không thể hòa tan bằng axit hoặc kiềm thông thường; chỉ có axit hydrofluoric mới có thể loại bỏ nó, làm tăng đáng kể lượng hóa chất tiêu thụ và rủi ro an toàn tại chỗ.
2. Tác động nghiêm trọng đến hệ thống bay hơi-kết tinh MVR Các tiêu chuẩn ngành quy định rõ ràng rằng silicon dioxide trong nước cấp của thiết bị bay hơi MVR không được vượt quá 50 mg/L, trong khi các dự án thu hồi tài nguyên muối phải kiểm soát nó trong vòng 10 mg/L. Dưới điều kiện cô đặc nhiệt độ cao, axit silic trùng hợp tạo thành cặn magie silicat và canxi silicat dày đặc, cứng, bám chặt vào thành ống bộ trao đổi nhiệt. Với độ dẫn nhiệt chỉ bằng 1/100 của thép không gỉ, cặn silica làm tăng trực tiếp mức tiêu thụ năng lượng bay hơi lên 40%. Do cực kỳ cứng, nó khó loại bỏ bằng phương pháp rửa axit thông thường và yêu cầu dừng máy để xả nước áp lực cao; mỗi lần bảo trì như vậy có thể mất 3-7 ngày. Một khi đường ống bị tắc nghẽn bởi cặn silica, công suất xử lý của hệ thống giảm mạnh, và cũng có rủi ro môi trường về việc xả thải không tuân thủ quy định.
3. Tổn thất kinh tế thứ cấp liên tục Silica đi vào sản phẩm muối kết tinh làm cho muối bị đen và không đạt tiêu chuẩn chất lượng, khiến nó không thể bán làm muối công nghiệp và buộc phải xử lý như chất thải nguy hại — với chi phí lên tới 10 lần. Trong khi đó, các chu kỳ khởi động-dừng thường xuyên và việc làm sạch hóa chất lặp đi lặp lại tạo ra một lượng lớn bùn nguy hại, và kết hợp với vật tư tiêu hao hóa chất, giờ công lao động và thời gian ngừng sản xuất, chi phí vận hành và bảo trì tổng thể tăng lên nhiều lần.Cặn silica có ba đặc điểm chính —
khó làm sạch, hư hại không thể phục hồi và hao mòn thiết bị nặng
