Нанофилтрационе (НФ) мембране су постале све важније у напредном третману воде захваљујући својој способности да уклоне органску материју, јоне тврдоће и загађиваче у траговима. Међутим, током-дуготрајног рада, НФ системи се често суочавају са брзим опадањем протока, чешћим захтевима за чишћење и скраћеним радним циклусима. Основни узрок лежи у сложеној и брзо{3}}развојној природи запрљања мембране. Иако природна вода садржи широк спектар супстанци које могу допринети загађивању, инжењерске{5}} студије откривају да прави одлучујући фактор напредовања обраштаја није органска материја, тврдоћа или замућеност, већалуминијуми композитне загађиваче које формира заједно са калцијумом, силицијумом и органском материјом.
Активни слој НФ мембрана обично носи негативно површинско наелектрисање и садржи функционалне групе као што су карбоксилне групе. Ове карактеристике чине мембрану веома подложном адсорпцији позитивно наелектрисаних или комплексних металних јона који-формирају, при чему је алуминијум један од најреактивнијих. Чак и када је његова концентрација у напојној води ниска, алуминијум се може брзо акумулирати на површини мембране, формирајући почетни слој загађивања који покреће сложеније и гушће структуре запрљања. Како се рад наставља, алуминијум ступа у интеракцију са органском материјом, силицијумом и калцијумом да би произвео различите реакције премошћавања или комплексирања. Ове интеракције трансформишу запрљање од таложења у раној-фази тачака у слој гела велике површине-који значајно повећава хидраулички отпор, убрзавајући пад нормализованог флукса и на крају скраћујући циклус чишћења.
Пажљивији поглед на састав слојева запрљања показује да док су органски угљеник, калцијум и силицијум честе компоненте, алуминијум стално заузима централну улогу. Природне органске материје као што су хуминске и фулво киселине су склоне формирању комплекса са металним јонима, а калцијум може послужити као средство за премошћивање које повезује органска једињења. Једном када алуминијум учествује у овим реакцијама, резултујући слој запрљања постаје компактнији и јаче лепљив. Временом, отпорност на зарастање прелази са једноставног таложења на отпорност слоја гела- и неповратног унутрашњег запрљања које се не може уклонити само физичким испирањем. Овај развој убрзава стопу зарастања и води мембрану ка брзом погоршању перформанси.
Значај алуминијума је даље илустрован његовом снажном корелацијом са дужином радног циклуса НФ. Статистичка анализа-дугорочних оперативних података показује да стопа загађивања, која се огледа у трајању сваког циклуса филтрације, има најјачу корелацију са концентрацијом алуминијума у напојној води-далеко већом од ТОЦ-а или тврдоће. Када концентрација доводног алуминијума падне унутар 100–150 уг/Л, радни циклус НФ система постаје веома кратак. Међутим, када се алуминијум смањи на испод 50 уг/Л, радни циклус мембране се може продужити више од два пута. Ово показује да алуминијум није само један загађујући састојак; то је аправи фактор који изазива{0}}фалирањекоји одређује када мембрана улази у фазу брзог зарастања.
Пошто већина алуминијума потиче од хемикалија за коагулацију које се користе у претходном третману-као што су ПАЦ или стипса{1}}смањење његове резидуалне концентрације је критично за стабилност НФ. Међу свим контролним мерама, подешавање пХ-воде за храну је најједноставније и најефикасније. Спецификација алуминијума у води у великој мери зависи од пХ-. У опсегу пХ од 6,5–7,0, ефикасност коагулације се значајно побољшава, а алуминијум претежно постоји у полимерним облицима који се много лакше уклањају седиментацијом или ултрафилтрацијом. Ово у великој мери смањује концентрацију раствореног или ниско{10}полимера алуминијума који доспева у НФ систем. Експериментални резултати показују да када се пХ хране подеси на 6,5–7,0, резидуални алуминијум се смањује на приближно 25–48 уг/Л, пружајући значајну предност у накнадној НФ операцији.
Побољшање које доноси смањење алуминијума може се јасно уочити током стварног рада. Под идентичним флуксом и условима опоравка, висока-вода за напајање алуминијума узрокује брз пад тока, док ниска-вода за напајање алуминијума доводи до много споријег распада тока. Крива зарастања постаје приметно равнија, што одражава стабилније перформансе мембране. Ово не само да продужава радни циклус већ и смањује учесталост хемијског чишћења, хемијске трошкове и укупну оперативну сложеност.
Укратко, онечишћење у системима нанофилтрације није изазвано једним загађивачем, већ композитном структуром усредсређеном на алуминијум и ојачаном калцијумом, органском материјом и силицијумом. Алуминијум игра више улога-иницира, убрзава и премошћује реакције загађивања-што га чини најкритичнијим фактором који утиче на стопе загађивања НФ. Оптимизацијом услова коагулације, контролом дозирања коагуланта и одржавањем пХ-воде за напајање између 6,5 и 7,0, оператери могу у великој мери да смање остатке алуминијума и ублаже запрљање мембране на извору. Овај приступ значајно продужава радни циклус НФ мембрана и побољшава укупну стабилност и исплативост-напредних система за пречишћавање воде.
