رشد فناوریهای فیلتر ممبران بسیار عقبتر از پیشبینی اولیه است، یکی از موانع اصلی که مانع گسترش بیشتر کاربرد آن میشود، این است که عملکرد فیلتراسیون به طور اجتنابناپذیری با زمان فیلتراسیون کاهش مییابد. این پدیده معمولاً رسوب فیلتر ممبران نامیده می شود که به مسدود شدن منافذ فیلتر ممبران در طول فیلتراسیون توسط ترکیب الک و جذب ذرات و ترکیبات بر روی سطح فیلتر ممبران یا درون منافذ فیلتر ممبران اشاره دارد. انسداد منافذ سرعت تولید نفوذ را کاهش می دهد و پیچیدگی عملیات فیلتراسیون فیلتر ممبران را افزایش می دهد. این چالش برانگیزترین مسئله برای توسعه و کاربردهای فیلتر ممبران بیشتر است.
شار تراوش و فشار گذرنده (TMP) بهترین شاخص رسوب فیلتر ممبران هستند. رسوب فیلتر ممبران منجر به افزایش قابل توجهی در مقاومت هیدرولیکی می شود که به صورت کاهش شار نفوذی یا افزایش TMP زمانی که فرآیند تحت شرایط TMP ثابت یا شار ثابت انجام می شود، آشکار می شود. در سیستمی که شار تراوا با افزایش TMP حفظ می شود، انرژی مورد نیاز برای دستیابی به فیلتراسیون افزایش می یابد. در طی یک دوره طولانی کار، رسوب فیلتر ممبران با شستشوی معکوس کاملاً قابل برگشت نیست. با افزایش تعداد سیکل های فیلتراسیون، کسر غیر قابل برگشت رسوب فیلتر ممبران نیز افزایش می یابد. برای به دست آوردن نرخ تولید مطلوب، تمیز کردن شیمیایی لازم است تا فیلتر ممبران بیشتر نفوذپذیری خود را به دست آورد. هزینه بالا در نتیجه فیلتر ممبران را از نظر اقتصادی برای بسیاری از فرآیندهای جداسازی کمتر امکان پذیر می کند. همچنین نگرانی هایی وجود دارد که تمیز کردن مکرر شیمیایی ممکن است بر عمر فیلتر ممبران تأثیر بگذارد.
رسوب را می توان به طور کلی به دو دسته قابل شستشوی معکوس یا غیر قابل شستشو و برگشت پذیر یا غیر قابل برگشت بر اساس قدرت چسبندگی ذرات به سطح فیلتر ممبران طبقه بندی کرد. رسوب قابل شستشوی معکوس را می توان با معکوس کردن جهت جریان نفوذ از طریق منافذ فیلتر ممبران در پایان هر سیکل فیلتراسیون حذف کرد. رسوب غیر قابل شستشوی معکوس رسوبی است که با شستشوی معکوس هیدرولیک معمولی در بین سیکل های فیلتراسیون قابل حذف نیست. با این حال، رسوب غیر قابل شستشوی فیلتر ممبران را می توان با تمیز کردن شیمیایی کنترل کرد. از سوی دیگر، رسوب برگشت ناپذیر را نمی توان با شستشو، شستشوی معکوس، تمیز کردن شیمیایی یا هر وسیله دیگری از بین برد و فیلتر ممبران را نمی توان به جریان اولیه خود بازگرداند. رسوبها را نیز میتوان بر اساس نوع مواد رسوبدهنده به چهار دسته طبقهبندی کرد: رسوبزدگی معدنی/پوستهریزی، رسوبگذاری ذرات/کلوئیدی، رسوبگیری میکروبی/بیولوژیکی و رسوبگیری آلی. رسوب یا پوسته پوسته شدن غیر آلی در اثر تجمع ذرات زمانی ایجاد می شود که غلظت گونه های شیمیایی از غلظت اشباع آن بیشتر شود. چندین مطالعه نشان داده اند که افزایش غلظت Ca 2 + و Mg 2 + باعث ایجاد رسوب بیشتر می شود. از طرف دیگر، رسوب آلی به دلیل گرفتگی فیلتر ممبران توسط مواد آلی رخ می دهد و کربن های آلی عموماً در سطح داخلی فیلتر ممبران متمرکز می شوند. بر اساس تجزیه و تحلیل محلول استخراج شده در طی تمیز کردن شیمیایی، مشخص شد که بیشتر رسوبهای آلی محلول دارای وزن مولکولی پایین هستند و کلسیم اصلیترین رسوبکننده معدنی است.
ماده آلی طبیعی (NOM) ماده آلی موجود در آب های سطحی یا زیرزمینی است و حاوی ترکیبات آلی مختلف با وزن مولکولی بالا است. NOM شامل هر دو بخش هیومیک و غیرهومیک است. کسر هیومیک از مولکول های آلی با وزن مولکولی بالا تشکیل شده است. رسوبات معمولی غیر هیومیک NOM پروتئین ها، قندهای آمینه، پلی ساکاریدها و پلی اکسیاروماتیک ها هستند. چندین مطالعه نشان داده اند که NOM اصلی ترین رسوب دهنده فیلتر ممبران اولترافیلتراسیون است و اجزای مختلف NOM باعث ایجاد اشکال مختلف رسوب می شوند. به گزارش مکدیسیو همکاران، کسر کلوئیدی آلی باعث رسوب قابل توجهی می شود. با این حال، پلی ساکاریدها به عنوان رسوب غالب شناخته می شوند. مطالعات دیگر گزارش کردند که بیشتر رسوب ها توسط اجزای NOM آبگریز ایجاد می شود. با این وجود، اجزای NOM آبدوست خنثی به عنوان رسوبکنندههای اصلی توسط برخی از محققان یافت شدند. اجزای NOM، به عنوان رسوبکنندههای اصلی، میتوانند در مرتبه آبدوست خنثی > اسیدهای آبگریز > اسیدهای ترانسفیلیک > آبدوستهای باردار رتبهبندی شوند. با توجه به نتایج متناقض از محققان مختلف و بسیاری از جنبه های رسوب فیلتر ممبران ، هیچ راه حل جهانی برای رفع رسوب فیلتر ممبران وجود ندارد، اما باید به طور خاص برای نوع خاصی از رسوب و فیلتر ممبران در حال استفاده طراحی شود، همانطور که در ادامه ارائه شد. این کاغذ.
