ซิลิกาในน้ำส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปของสารประกอบกรดซิลิซิกอนินทรีย์ และอุตสาหกรรมก็วัดค่าซิลิกาในน้ำอย่างสม่ำเสมอในรูปของซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO₂) ตามGB/T 12149-2017 การกำหนดซิลิคอนในน้ำหล่อเย็นหมุนเวียนทางอุตสาหกรรมและน้ำในหม้อต้มซิลิกาในน้ำมีอยู่ 4 รูปแบบ คือ
1. ซิลิกาละลายน้ำ (Reactive Silica)ประกอบด้วยกรดโมโนเมอร์ิกออร์โธซิลิกเป็นส่วนใหญ่ (H₄SiO₄) และกรดเมตาซิลิก (H₂SiO₃) ตรวจพบได้โดยวิธีโมลิบเดตคัลเลอร์ริเมตริก ขนาดอนุภาค < 1 นาโนเมตร ดังนั้นจึงไม่สามารถกรองออกได้ด้วยการกรองแบบธรรมดา ภายใต้สภาวะ pH > 10.5 เศษเล็กๆ จะแยกตัวออกเป็นซิลิเกตไอออน
2. ซิลิกาคอลลอยด์ (ซิลิกาที่ไม่ทำปฏิกิริยา)เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของกรดซิลิซิกรวมตัวเป็นคอลลอยด์ของกรดโพลีซิลิก โดยมีขนาดอนุภาค 1 นาโนเมตรถึง 1 ไมโครเมตร การแข็งตัวแบบปกติจะกำจัดออกเพียงประมาณ 60% และสามารถผ่านเยื่อกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันและรีเวิร์สออสโมซิสได้อย่างง่ายดาย
3. ซิลิกาดูดซับซิลิกาที่ถูกดูดซับบนพื้นผิวของตะกอน เหล็กไฮดรอกไซด์ หรือก้อนแคลเซียมคาร์บอเนต ส่วนใหญ่สามารถกำจัดออกได้โดยการตกตะกอนและการกรองแบบธรรมดา
4. อนุภาคซิลิกาอนุภาคของแข็ง เช่น ทราย กรวด และแร่ธาตุซิลิเกต ซึ่งสามารถดักจับได้อย่างสมบูรณ์ด้วยตะแกรงแบบแท่งและการกรองทรายควอทซ์
สำหรับระบบการระเหยของของเหลวเป็นศูนย์ (ZLD) และ MVRซิลิกาละลายน้ำและซิลิกาคอลลอยด์เป็นอันตรายที่สุด. ขณะที่พวกมันผ่านระบบเมมเบรน พวกมันจะมีความเข้มข้นอย่างต่อเนื่องและความเข้มข้นของพวกมันจะทวีคูณ ทำให้เป็นสาเหตุหลักของการก่อตัวของตะกรันซิลิกา
เหตุผลหลักว่าทำไมการบำบัดน้ำจึงต้องกำจัดซิลิกาออก และอันตรายของซิลิกา:
1. ความเสียหายต่อระบบเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส / นาโนฟิลเตรชันซิลิกาคอลลอยด์ก่อให้เกิดชั้นเจลหนาแน่นบนพื้นผิวเมมเบรน ในขณะที่ซิลิกาที่ละลายจะตกตะกอนเป็นขนาดซิลิกาหลังจากความเข้มข้นอย่างต่อเนื่อง ต่อHJ 579-2010 ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการบำบัดน้ำเสียแบบแยกเมมเบรนSDI ป้อนน้ำ RO ควรเป็น ≤ 5 ซิลิกาที่มากเกินไปจะทำให้ SDI สูงขึ้นโดยตรง โดยแสดงออกมาเป็นความดันเมมเบรนเพิ่มขึ้นเดือนต่อเดือน กำลังการผลิตลดลงมากกว่า 30% และความล้มเหลวขององค์ประกอบเมมเบรนก่อนกำหนดภายใน 1-2 ปี ตะกรันซิลิกาไม่สามารถละลายได้ด้วยการทำความสะอาดด้วยกรดหรือด่างแบบธรรมดา มีเพียงกรดไฮโดรฟลูออริกเท่านั้นที่สามารถกำจัดมันออกได้ เพิ่มการใช้สารเคมีอย่างมากและความเสี่ยงด้านความปลอดภัยในสถานที่ทำงาน
2. ผลกระทบร้ายแรงต่อระบบการระเหย-ตกผลึกของ MVRมาตรฐานอุตสาหกรรมระบุอย่างชัดเจนว่าซิลิกาไดออกไซด์ในน้ำป้อนของเครื่องระเหย MVR ไม่ควรเกิน 50 มก./ลิตร ในขณะที่โครงการฟื้นฟูทรัพยากรเกลือต้องควบคุมภายใน 10 มก./ลิตร ภายใต้ความเข้มข้นที่อุณหภูมิสูง กรดซิลิซิกจะเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์เพื่อสร้างแมกนีเซียมซิลิเกตแข็งและแคลเซียมซิลิเกตที่มีความหนาแน่นหนาแน่นซึ่งเกาะติดกับผนังท่อแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างแน่นหนา ด้วยค่าการนำความร้อนเพียง 1/100 ของเหล็กกล้าไร้สนิม สเกลซิลิกาจึงทำให้การใช้พลังงานของการระเหยเพิ่มขึ้นโดยตรง 40% เนื่องจากมีความแข็งมาก จึงเป็นเรื่องยากที่จะขจัดออกโดยการล้างด้วยกรดธรรมดา และต้องปิดเครื่องเพื่อฉีดน้ำแรงดันสูง การหยุดบำรุงรักษาแต่ละครั้งอาจใช้เวลา 3-7 วัน เมื่อท่อถูกปิดกั้นด้วยตะกรันซิลิกา ความสามารถในการบำบัดของระบบจะลดลงอย่างรวดเร็ว และยังมีความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมจากการปล่อยของเสียที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดอีกด้วย
3. ความสูญเสียทางเศรษฐกิจแบบเรียงซ้อนรองซิลิกาที่เข้าสู่ผลิตภัณฑ์เกลือที่ตกผลึกจะทำให้เกลือกลายเป็นสีดำและไม่ผ่านมาตรฐานคุณภาพ ทำให้ไม่สามารถขายเป็นเกลืออุตสาหกรรมได้และบังคับให้กำจัดทิ้งเหมือนของเสียอันตราย โดยมีค่าใช้จ่ายสูงถึง 10 เท่า ในขณะเดียวกัน รอบการเริ่ม-หยุดบ่อยครั้งและการทำความสะอาดด้วยสารเคมีซ้ำๆ ทำให้เกิดตะกอนอันตรายปริมาณมาก และเมื่อรวมกับวัสดุสิ้นเปลืองทางเคมี ชั่วโมงแรงงาน และเวลาหยุดทำงานของการผลิต ต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาโดยรวมก็ทวีคูณ
เกล็ดซิลิกามีลักษณะสำคัญสามประการ —ความยากในการทำความสะอาด ความเสียหายที่ไม่อาจรักษาให้หายขาด และการสึกหรอของอุปกรณ์หนัก— และเป็นภัยคุกคามสำคัญที่ซ่อนอยู่ต่อการทำงานที่เสถียรของระบบความเข้มข้นของเมมเบรนและระบบการระเหยและการตกผลึก
รหัสการออกแบบทางอุตสาหกรรมทั้งหมดระบุไว้ชัดเจนว่าการผึ่งให้แห้งไม่สามารถแก้ไขได้หรือซ่อมแซมด้วยอุปกรณ์ดาวน์สตรีม โดยจะต้องเป็นส่วนหลักของการปรับสภาพล่วงหน้า โดยมีการควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการหลักอย่างเข้มงวด เช่น pH ปริมาณสารเคมี และระยะเวลาในการคงปฏิกิริยา ขึ้นอยู่กับคุณภาพน้ำที่แท้จริงของโครงการและวัตถุประสงค์ในการกู้คืนทรัพยากร ควรเลือกกระบวนการที่เหมาะสม เช่น การตกตะกอนของเกลือแมกนีเซียม เมมเบรนแบบท่อ และการขัดเรซินเพื่อกำจัดซิลิกา เพื่อควบคุมซิลิกาไดออกไซด์ของน้ำป้อนภายในขีดจำกัดมาตรฐาน ด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่สามารถลดต้นทุนที่ครอบคลุมที่เกิดจากความล้มเหลวของอุปกรณ์ การบำรุงรักษาการปิดเครื่อง และการกำจัดของเสียอันตรายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่มั่นคงและเป็นไปตามข้อกำหนดของระบบบำบัดน้ำทั้งหมดในระยะยาว
