Membraanitehnoloogia

- Dec 05, 2018-

Membraanitehnoloogia

Membraanitehnoloogiast on saanud viimase kümnendi jooksul väärikas eraldustehnoloogia. Membraanitehnoloogia peamine jõud on see, et see toimib ilma kemikaalide lisamiseta, suhteliselt madala energiakasutusega ning lihtsate ja hästi korraldatud protsessijuhtimistega.
Membraanitehnoloogia on üldine termin paljude erinevate, väga iseloomulike eraldusprotsesside jaoks. Need protsessid on samalaadsed, sest igas neist kasutatakse membraani. Membraanid kasutatakse üha sagedamini põhjaveest, pinnaveest või reovee protsessivee loomiseks. Membraanid on nüüd konkurentsivõimelised tavapäraste tehnikate puhul. Membraanide eraldamise protsess põhineb pool-läbilaskvate membraanide juuresolekul.
Põhimõte on üsna lihtne: membraan toimib väga spetsiifilise filtrina, mis võimaldab vee voolamist läbi, samal ajal kui see püüab suspendeeritud tahkeid aineid ja teisi aineid.
On mitmeid meetodeid, mis võimaldavad ainetel tungida membraani. Nende meetodite näited on kõrgsurve rakendused, kontsentratsioonigradienti säilitamine membraani mõlemal küljel ja elektrilise potentsiaali sisseviimine.

Membraanid asuvad läbi selektiivse eraldusseina. Teatavad ained võivad läbida membraani, samal ajal kui teised ained on püütud.
Membraani filtreerimist võib kasutada alternatiivina flokulatsioonile , setete puhastamise meetoditele, adsorptsioonile ( liivfiltrid ja aktiivsöefiltrid, ioonivahetajad ), ekstraheerimisele ja destilleerimisele.

Membraani filtreerimisprotsessi efektiivsust määravad kaks tegurit; selektiivsus ja tootlikkus. Selektiivsust väljendatakse parameetrina, mida nimetatakse retentsiooni- või eraldusteguriks (väljendatuna ühikuga l / m2 · h). Tootlikkust väljendatakse parameetrina, mida nimetatakse voolavaks (väljendatuna ühikuna l / m2 · h). Selektiivsus ja tootlikkus sõltuvad membraanist.

Membraanfiltratsiooni võib jagada ühelt poolt mikro- ja ultrafiltratsiooni ning nanofiltreerimise ja pöördosmoosi (RO või hüperfiltratsiooni) vahel.

Kui suuremate osakeste eemaldamiseks kasutatakse membraanfiltreerimist, rakendatakse mikrofiltratsiooni ja ultrafiltratsiooni . Membraanide avatud iseloomu tõttu on tootlikkus kõrge, samas kui rõhuerinevused on madalad.
Kui soolad tuleb veest eemaldada, rakendatakse nanofiltreerimist ja pöördosmoosi . Nano filtreerimine ja RO membraanid ei tööta pooride põhimõttel; eraldamine toimub läbi membraani difusiooni. Nano filtreerimiseks ja pöördosmoosiks vajalik rõhk on palju kõrgem kui mikro- ja ultrafiltratsiooni jaoks vajalik rõhk, samas kui tootlikkus on palju väiksem.

Membraanfiltratsioonil on mitmeid eeliseid olemasolevate veepuhastusmeetoditega võrreldes:

· See on protsess, mis võib toimuda madalal temperatuuril. See on peamiselt oluline, sest see võimaldab soojustundlikku ainet käsitleda. Seetõttu kasutatakse neid rakendusi laialdaselt toiduainete tootmiseks.
· See on madala energiakuluga protsess. Enamikku vajalikust energiast kasutatakse vedelike pumbamiseks läbi membraani. Kasutatava energia kogus on alternatiivsete meetoditega, näiteks aurustamisega, väike.
· Protsessi saab hõlpsasti laiendada.

Membraanfiltreerimissüsteemide protsesside juhtimine

Membraanfiltreerimissüsteeme saab juhtida kas ummikusse või ristvoolu . Membraanitehnikate optimeerimise eesmärk on saavutada võimalikult pikaajaline tootmine, mis on vastuvõetava saastetasemega.

Membraanisüsteemid

Teatava membraani süsteemi valiku määrab suur hulk aspekte, nagu kulud, membraanide sulgumise riskid, pakendustihedus ja puhastusvõimalused. Membraane ei kasutata kunagi ühe lameda plaadina, kuna see suur pind põhjustab sageli suuri investeerimiskulusid. Seetõttu on süsteemid ehitatud tihedalt, et võimaldada suurel membraanipinnal võimalikult väikest mahtu panna. Membraanid rakendatakse mitut tüüpi moodulites. On kaks peamist tüüpi, mida nimetatakse torukujuliseks membraanisüsteemiks ja plaadi ja raami membraanisüsteemiks . Torukujulised membraanisüsteemid on jaotatud torukujulisteks, kapillaar- ja õõneskiududeks. Plaadi- ja raammembraanid on jagatud spiraalmembraanideks ja padjakujulisteks membraanideks.
Membraani saastumine

Membraanfiltreerimise käigus on membraani saastumine vältimatu isegi piisava eeltöötluse korral. Saastumise tüübid ja kogused sõltuvad paljudest erinevatest teguritest, nagu söödavee kvaliteet, membraani tüüp, membraanimaterjalid ja protsessi kavandamine ja kontroll.

Osakesed, biopõletamine ja mastaapimine on membraani saastumise kolm peamist tüüpi. Need saasteained põhjustavad suurema töökoormuse, et tagada membraanide pidev maht. Teatud hetkel suureneb surve nii palju, et see ei ole enam majanduslikult ja tehniliselt vastutav.