Hlavné typy membrány pri čistení odpadových vôd a ich viacrozmerný prehľad

Ošetrenie membrány odpadovej vody sa spolieha na selektívne separačné vlastnosti membrán na odstránenie kontaminantov. Klasifikácia typov membrány sa líši v závislosti od chemického zloženia, separačných mechanizmov, geometrie a špecializovaných funkcií.

1. Podľa chemického zloženia

1.1 Organické membrány

• PVDF (polyvinylidén fluorid) membrány : Vysoká mechanická pevnosť a chemická rezistencia, široko používaná pri mikrofiltrácii (MF) a ultrafiltrácii (UF), najmä v membránových biologických reaktoroch (Mbr) pre olejovú alebo vysokú organickú odpadovú vodu.
• PTFE (polytetrafluóretylén) membrány : Odolné voči vysokým teplotám (do 260 ° C) a extrémne pH, ideálne pre priemyselnú odpadovú vodu (napr. Farmaceutiká, chemikálie) s emulgovanými olejmi a koloidmi.
• Ostatné polymérne membrány : Polyetylén (PE) a polypropylén (PP) sú nákladovo efektívne pre predbežné ošetrenie MF, ale majú nižšiu mechanickú pevnosť.

1.2 Anorganické membrány

• Keramické membrány : Vyrobené z hlinitého alebo zirkónie, vydržia vysoké teploty (> 500 ° C) a mikrobiálnu koróziu, vhodné pre vysokú turbiditu alebo vysokú teplotu odpadovej vody (napr. Textilný, potravinársky priemysel).
• Kovové membrány : Membrány zliatiny titánu tolerujú vysoký tlak a extrémne pH, ktoré sa používajú pri predbežnej liečbe morskej vody alebo úpravy odpadových vôd ťažkých kovov.

2. Oddeľovacím mechanizmom

2,1 porézne membrány

• Mikrofiltrácia (MF) : Veľkosť pórov 0,1–10 μm, odstraňuje suspendované tuhé látky, baktérie a veľké koloidy (napr. Predbežné ošetrenie komunálnej odpadovej vody).
• Ultrafiltrácia (UF) : Veľkosť pórov 0,01–0,1 μm, zachováva proteíny, vírusy a makromolekuly (napr. Recyklácia priemyselnej odpadovej vody).
• Nanofiltrácia (NF) : Veľkosť pórov 1–2 nm, selektívne odstraňuje dvojmocné ióny (Ca²⁺, So₄²⁻) a organické molekuly (200–1000 Da), ktoré sa používajú na odsoľovanie farbív a zmäkčenie vody.

2.2 Nespolézne membrány

• Reverzná osmóza (RO) : Husté membrány pri vysokom tlaku odstraňujú rozpustené soli (> 95% odmietnutie), ťažké kovy a malé organické látky, kritické pre odsoľovanie morskej vody a odpadovú vodu s vysokou slanosťou.
• Elektrodialýza (ED/EDR) : Iónové výmenné membrány oddeľujú soli prostredníctvom elektrických polí, vhodné na koncentráciu soľného slany a na regeneráciu kyseliny/alkálie.

2,3 kvapalné membrány

• Podporované kvapalné membrány (SLM) : Na selektívny transport iónov použite molekuly nosiča (napr. Crown Ethers), aplikované v zriedkavých kovových alebo rádioaktívnych regenerácii odpadovej vody.

3. Podľa geometrickej konfigurácie

3,1 membrány s plochým listom

• Jednoduchá štruktúra, ľahko vyčistiteľná/nahraditeľná, používa sa v systémoch MBR a decentralizované ošetrenie v malom rozsahu, ale nízka hustota balenia.

3,2 tubulárnych membrán

• Široké prietokové kanály znižujú upchatie, ideálne pre vysokokuspendovanú subsorstvovú odpadovú vodu (napr. Výtok z papierového mlyna), ale energeticky náročné.

3,3 membrány z dutých vlákien

• Vysoká hustota balenia (do 8 000 m²/m³), bežná v systémoch UF/RO, ale citlivá na zákal napájania.

4. Špecializované membrány a hybridné systémy

4,1 membránové biologické reaktory (MBR)

• Integrujte biologické ošetrenie s separáciou membrány, ktorá produkuje opakovane použiteľnú vodu (napr. Mestská alebo hospodárska odpadová voda), hoci membránové znečistenie vyžaduje pravidelné chemické čistenie.

4.2 Duálne membránové procesy

• UF/MF RO : Odstraňuje 99% rozpustených znečisťujúcich látok pre ultrapúrovú vodu (elektronika) alebo ošetrenie výluhu skládky.
• Nf ro : Znižuje ro membránové znečistenie v odpadovej vode s vysokou slanosťou prostredníctvom inscenovaného ošetrenia.

4.3 Funkcionalizované membrány

• Fotokatalytické membrány : Tio₂-potiahnuté membrány degradujú organické látky pod UV svetlom, čím sa znižuje znečistenie.
• Antifoulingové membrány : Hydrofilné modifikácie (napr. Štepenie polyvinylalkoholu) alebo nanomateriálne kompozity (napr. Grafén oxid) minimalizujú adhéziu proteínu/koloidu.

5. Scenáre aplikácií a pokyny pre výber

6. Budúce trendy

• Inovácia : Hybridné organické inorganické membrány a biologicky odbúrateľné biopolymérne membrány.
• Inteligentná prevádzka : Monitorovanie toku a transmembránového tlaku založeného na internete založených na internete na optimalizáciu čistiacich cyklov.
• Obnovenie zdrojov : Integrácia s membránovou destiláciou (MD) alebo vpred osmózou (FO) pre výtok z nulového kvapaliny (ZLD) a extrakcia zdrojov.

Zhrnutie

Membránové technológie odpadových vôd (MF, UF, NF, RO, MBR atď.) Zaoberá sa rôznymi potrebami separácie na základe kvality vody, cieľov a nákladov na úpravu. Budúci pokrok sa zameria na materiály so zvýšenou trvanlivosťou, inteligentnými systémami a obnovou zdrojov, aby sa dosiahli trvalo udržateľné a energeticky efektívne riešenia.