Główne typy membran w oczyszczaniu ścieków i ich wielowymiarowy przegląd

Oczyszczanie membrany ścieków polega na selektywnych właściwościach separacji błon w celu usunięcia zanieczyszczeń. Klasyfikacja typów membranowych różni się w zależności od składu chemicznego, mechanizmów separacji, geometrii i specjalistycznych funkcji.

1. Według składu chemicznego

1.1 Membrany organiczne

• Membrany PVDF (fluorku poliwinylidenu) : Wysoka wytrzymałość mechaniczna i odporność chemiczna, szeroko stosowana w mikrofiltracji (MF) i ultrafiltracji (UF), szczególnie w bio-reaktorach błonowych (Mbr) dla ścieków tłustej lub wysokiej organu.
• Membrany PTFE (politetrafluoroetylen) : Odporny na wysokie temperatury (do 260 ° C) i ekstremalne pH, idealne do ścieków przemysłowych (np. Farmaceutyki, chemikalia) z emulgowanymi olejami i koloidami.
• Inne błony polimerowe : Polietylen (PE) i polipropylen (PP) są opłacalne dla wstępnego traktowania MF, ale mają niższą wytrzymałość mechaniczną.

1.2 Membrany nieorganiczne

• Membrany ceramiczne : Wykonane z tlenku glinu lub cyrkonu, wytrzymaj wysokie temperatury (> 500 ° C) i korozję drobnoustrojów, odpowiednia do wysokiej zawartości mętności lub ścieków o wysokiej temperaturze (np. Tekstyl, przemysł spożywczy).
• Metalowe błony : Membrany stopu tytanowego tolerują wysokie ciśnienie i ekstremalne pH, stosowane w wstępnej obróbce wody morskiej lub oczyszczaniu ścieków metali ciężkich.

2. Przez mechanizm separacji

2.1 Porowate błony

• Mikrofiltracja (MF) : Rozmiar porów 0,1–10 μm, usuwa zawieszone ciałę stałe, bakterie i duże koloidy (np. Wstępne traktowanie ścieków miejskich).
• Ultrafiltracja (UF) : Rozmiar porów 0,01–0,1 μm, zachowuje białka, wirusy i makrocząsteczki (np. Recykling ścieków przemysłowych).
• Nanofiltracja (NF) : Rozmiar porów 1–2 nm, selektywnie usuwa jony dwuwartościowe (Ca²⁺, So₄²⁻) i cząsteczki organiczne (200–1000 DA), stosowane do odsalania barwnika i zmiękczania wody.

2.2 Membrany nieporowate

• Odwrotna osmoza (RO) : Gęste membrany pod wysokim ciśnieniem usuwają rozpuszczone sole (> 95% odrzucenia), metali ciężkich i małych organicznych, krytyczne dla odsalania wody morskiej i ścieków o wysokiej zawartości soliczności.
• Elektrodialysis (ed/eDR) : Membrany jonowe oddzielne sole za pomocą pól elektrycznych, odpowiednie do stężenia solanki i odzyskiwania kwasu/zasadowego.

2.3 Membrany ciekłe

• Obsługiwane membrany płynne (SLM) : Użyj cząsteczek nośnych (np. Eterów koronnych) do selektywnego transportu jonów, stosowanych w odzyskiwaniu ścieków rzadkich lub radioaktywnych.

3. Według konfiguracji geometrycznej

3.1 Membrany płaskie

• Prosta struktura, łatwa do czyszczenia/wymiany, stosowana w systemach MBR i decentralizowana obróbka na małą skalę, ale gęstość o niskiej gęstości pakowania.

3.2 Membrany rurowe

• Szerokie kanały przepływowe zmniejszają zatkanie, idealne do wysokotwiernych ścieków (np. Ścieki papieru), ale energochłonnie.

3.3 Puste błony światłowodowe

• Wysoka gęstość pakowania (do 8000 m²/m3), powszechna w systemach UF/RO, ale wrażliwa na zmętnienie zasilania.

4. Specjalistyczne błony i systemy hybrydowe

4.1 Bio-reaktory membranowe (MBR)

• Zintegruj oczyszczanie biologiczne rozdzieleniem błony, wytwarzając wodę wielokrotnego użytku (np. Ścieki miejskie lub zwierząt gospodarskich), chociaż zanieczyszczenie błony wymaga regularnego czyszczenia chemicznego.

4.2 Procesy podwójne

• Uf/mf ro : Usuwa 99% rozpuszczonych zanieczyszczeń w przypadku ultraretycznej wody (elektroniki) lub oczyszczania spłukania składowiska.
• Nf ro : Zmniejsza zanieczyszczenie membrany RO w wysokiej zawartości ścieków poprzez ocenę oceny.

4.3 Funkcjonalizowane błony

• Membrany fotokatalityczne : Membrany powlekane Tio₂ degradują organiczne pod światłem UV, zmniejszając zanieczyszczenie.
• Membrany przeciwporostowe : Modyfikacje hydrofilowe (np. Polinylowe przeszczep alkoholu) lub kompozyty nanomateriałowe (np. Tlenek grafenu) minimalizują adhezję białka/koloid.

5. Scenariusze aplikacji i wytyczne dotyczące wyboru

6. Przyszłe trendy

• Innowacja materialna : Hybrydowe błony organiczne i biodegradowalne biopolimerowe błony.
• Inteligentna operacja : Monitorowanie strumienia i transmembłonowego monitorowania strumienia i transmembrywa w celu optymalizacji cykli czyszczenia.
• Odzyskiwanie zasobów : Integracja z destylacją błony (MD) lub osmozą do przodu (FO) dla zerowego rozładowania cieczy (ZLD) i ekstrakcji zasobów.

Streszczenie

Technologie membranowe (MF, UF, NF, RO, MBR itp.) Zaspokajają różnorodne potrzeby separacji w oparciu o jakość wody, cele oczyszczania i kosztów. Przyszłe postępy koncentrują się na materiałach o zwiększonej trwałości, inteligentnych systemach i odzyskiwaniu zasobów w celu osiągnięcia zrównoważonych i energooszczędnych rozwiązań.