Dans la technologie de séparation des membranes, la distillation membranaire (MD) est progressivement devenue une méthode importante dans le domaine du traitement de l'eau en raison de sa précision de séparation élevée et de sa haute précision à des sources d'eau de salinité élevées -. Cependant, le fonctionnement long - de ce processus est inévitablement limité par la mise à l'échelle de la membrane. La cristallisation et le dépôt de sels inorganiques (tels que Caso₄ et Caco₃), ainsi que l'accumulation de matière organique (comme les complexes d'acide humique), peuvent obstruer la surface de la membrane ou les pores, réduisant ainsi le flux d'eau et la durée de vie de la membrane raccourcissante. Le contrôle de mise à l'échelle traditionnel repose fortement sur des agents de prétraitement chimique et de nettoyage, qui, bien que efficaces, sont associés à une grande consommation chimique, à des coûts d'exploitation élevés et à des effets secondaires possibles tels que le mouillage des pores membranaires. Ces dernières années, des microbulles (MBS) ont été introduites dans le processus MD en raison de leurs propriétés physicochimiques uniques, montrant des avantages remarquables dans l'inhibition de l'échelle et l'amélioration du nettoyage des membranes.
Premièrement, le rôle du MBS dans l'inhibition de l'échelle dans la MD se reflète principalement dans deux aspects: l'isolement interfacial et l'interférence de nucléation. Lorsque les microbulles entrent dans le canal membranaire, elles forment de minuscules interfaces liquides à gaz- sur la surface de la membrane, agissant comme une barrière qui bloque partiellement le dépôt direct des ions CA²⁺ et réduit la probabilité de cristaux de sel inorganiques adhérant à la membrane. Dans le même temps, les MB eux-mêmes peuvent servir de sites de nucléation pour la cristallisation, conduisant les sels à nucléer et à se développer préférentiellement dans la phase liquide plutôt qu'à la surface de la membrane. Ce mécanisme atténue considérablement le taux de mise à l'échelle. Des études ont montré qu'après l'introduction de MBS en eau d'alimentation de salinité élevée -, le facteur de concentration critique du système (CCF) est passé de 1,2 à 1,95, indiquant un risque de mise à l'échelle retardé. Bien que l'effet de mise à l'échelle anti - de MBS diminue avec des températures plus élevées de l'eau d'alimentation, par rapport aux groupes témoins sans MBS, la stabilité du système est toujours considérablement améliorée.
Deuxièmement, l'introduction de MBS peut également atténuer l'encrassement organique dans MD. L'acide humique (HA) et ses complexes avec des cations provoquent souvent une forte encrassure pendant le processus. Les MB s'attachent aux particules HA, modifiant leur distribution de charge et le potentiel ζ -, supprimant ainsi les interactions HA - Cation et réduisant la probabilité d'infraction inorganique organique combinée -. Les données expérimentales ont montré qu'après l'ajout de MBS, le flux d'eau normalisé est passé de 19,7% à 37,0%, démontrant clairement le potentiel des MBS dans l'atténuation de l'encrassement organique.
En plus de la mise à l'échelle anti-, MBS présente également des effets exceptionnels dans le nettoyage des membranes en faute. La rupture des bulles dans le fluide génère des jets micro- instantanés et de la turbulence locale. Cette perturbation mécanique aide à déloger les couches d'encrassement déjà formées sur la surface de la membrane. En particulier sous des débits d'alimentation modérés (par exemple, 0,4 à 0,8 L / min), la turbulence induite par MBS est plus prononcée, ce qui facilite la suppression des substances. Bien que cet effet de nettoyage s'affaiblit à des débits plus élevés (par exemple, 1,2 L / min), les MBs restent efficaces pour éliminer les cristaux inorganiques et les dépôts organiques. Comme cette méthode de nettoyage physique ne s'appuie pas sur des produits chimiques supplémentaires, il offre des avantages à réduire à la fois les coûts opérationnels et les impacts environnementaux.
Pour l'avenir, la technologie MB contient de larges perspectives d'application dans MD. D'une part, combinée à l'optimisation du processus MD, il est possible de déterminer davantage les conditions d'injection optimales pour le MBS, telles que la concentration de bulles, la distribution de la taille et le débit d'alimentation, atteignant ainsi une double amélioration de l'inhibition et du nettoyage de l'échelle. D'un autre côté, les MB peuvent être couplés à des antisccalants à dose faible - ou à des stratégies de contrôle de la température pour former un système de mise à l'échelle hybride "physique + chimique", l'efficacité de l'échelle d'équilibrage et le coût -. Il convient de noter, cependant, qu'en dépit des résultats prometteurs, la stabilité de MBS dans des conditions de température élevées - et leurs effets de terme longs potentiels - sur les structures de matériaux membranaires nécessitent toujours une étude plus approfondie.
En conclusion, les microbulles dans la distillation membranaire peuvent atténuer efficacement la cristallisation inorganique du sel et l'encrassement organique par des effets interfaciaux et des turbulences, tout en démontrant un renforcement physique unique dans le nettoyage de la membrane. Ils contribuent non seulement à un flux d'eau amélioré et à une durée de vie de la membrane prolongée, mais offrent également une voie réalisable pour que MD évolue vers des processus de sauvegarde plus verts et plus chimiques -. Avec des recherches continues, les MB devraient devenir un élément clé du système de prévention de l'échelle de la DM, injectant un nouveau dynamique dans le développement durable de l'industrie du traitement de l'eau.
