Технология мембранного разделения — это передовой и эффективный метод, который использует избирательную проницаемость полупроницаемых мембран для разделения, очистки и концентрирования различных компонентов в смеси, достигая целевого разделения конкретных веществ. За последние несколько десятилетий эта технология быстро развивалась и стала основным процессом в очистке воды, пищевой промышленности, биомедицине и химическом производстве. Он также служит ключевой технологией, поддерживающей энергосбережение и переработку ресурсов в современной индустрии защиты окружающей среды.
I. Определение и принцип технологии мембранного разделения.
Под «мембраной» понимается тонкий слой материала с избирательной проницаемостью, который позволяет проходить определенным веществам и блокировать другие под воздействием движущих сил, таких как разница давлений, градиент концентрации, электрическое поле или разница температур.
Фундаментальный принцип мембранного разделения заключается в различиях в размере, растворимости, заряде или полярности молекул, ионов или частиц, что приводит к разным скоростям миграции через мембрану-, таким образом достигая разделения или концентрации.
В области очистки воды мембранное разделение в первую очередь основано нафизическая фильтрация, эффективно удаляя взвешенные вещества, коллоиды, органические загрязнители, ионы и микроорганизмы. Он обеспечивает высокоэффективную очистку-без использования химических реагентов и предлагает такие выдающиеся преимущества, как высокая селективность, низкое энергопотребление и экологичность.
Основной механизм мембранного разделения основан наизбирательная проницаемостьМембраны-способны пропускать определенные вещества и блокировать другие, как показано на рисунке 1.
II. Классификация технологий мембранного разделения
Технологии мембранного разделения можно разделить в зависимости от размера пор мембраны и механизма разделения на следующие основные типы:
1. Микрофильтрация (МФ)
Мембраны MF, имеющие размер пор примерно 0,1–10 мкм, в первую очередь удаляют из воды взвешенные частицы, бактерии и макромолекулярную органику. Обычные материалы включают полипропилен (ПП) и поливинилиденфторид (ПВДФ). Системы MF характеризуются высоким потоком и низким рабочим давлением и широко используются в очистке питьевой воды и пищевой промышленности.
2. Ультрафильтрация (УФ)
Имея размеры пор около 0,01–0,1 мкм, УФ-мембраны могут удерживать вирусы, коллоиды и высокомолекулярные органические соединения. Они обычно применяются в биофармацевтических препаратах, очистке промышленных сточных вод и системах мембранных биореакторов (MBR).
3. Нанофильтрация (НФ)
Имея размеры пор в диапазоне 1–10 нм, мембраны NF по производительности находятся между UF и RO. Они эффективно удаляют двухвалентные ионы и небольшие органические молекулы, что делает их пригодными для умягчения питьевой воды, повторного использования промышленных сточных вод, а также для предварительной очистки систем обратного осмоса.
4. Обратный осмос (ОО).
При размерах пор менее 1 нм RO является лучшей доступной технологией мембранного разделения. Он может удалить почти все растворенные в воде вещества, включая соли, тяжелые металлы и небольшие органические загрязнения.
Мембрана обратного осмоса (обратноосмотическая мембрана) служит основным компонентом в системах опреснения морской воды, производства воды высокой-чистоты и систем очистки воды.
Кроме того, существуют специальные формы, такие какЭлектродиализ (ЭД), Диализ (ДС), Газоразделение (GS), иПервапорация (PV)еще больше расширили сферу применения и потенциал применения технологий мембранного разделения.
