Glavne vrste membrane u pročišćavanju otpadnih voda i njihov višedimenzionalni pregled

Liječenje membrane otpadnih voda oslanja se na selektivna svojstva odvajanja membrana za uklanjanje onečišćenja. Klasifikacija tipova membrane varira ovisno o kemijskom sastavu, mehanizmima odvajanja, geometriji i specijaliziranim funkcijama.

1. kemijskim sastavama

1.1 Organske membrane

• PVDF (poliviniliden fluorid) membrane : Visoka mehanička čvrstoća i kemijska otpornost, široko se koristi u mikrofiltraciji (MF) i ultrafiltraciji (UF), posebno u membranskim bio-reaktorima (MBR) za masnu ili visoko organsku otpadnu vodu.
• Ptfe (politetrafluoroetilen) membrane : Otporna na visoke temperature (do 260 ° C) i ekstremni pH, idealno za industrijske otpadne vode (npr. Farmaceutski proizvodi, kemikalije) s emulgiranim uljima i koloidima.
• Ostale polimerne membrane : Polietilen (PE) i polipropilen (PP) isplativi su za MF prije liječenja, ali imaju nižu mehaničku čvrstoću.

1.2 anorganske membrane

• Keramičke membrane : Izrađena od glinice ili cirkonija, izdržavaju visoke temperature (> 500 ° C) i mikrobnu koroziju, pogodne za visoku turbidnost ili otpadne vode visoke temperature (npr. Tekstil, prehrambena industrija).
• Metalne membrane : Titanijske membrane legure toleriraju visoki tlak i ekstremni pH, koji se koriste u prethodnoj obradi morske vode ili pročišćavanju otpadnih voda teških metala.

2. Mehanizmom odvajanja

2.1 Porozne membrane

• Mikrofiltracija (MF) : Veličina pora 0,1–10 µm, uklanja suspendirane krute tvari, bakterije i velike koloide (npr. Prethodno liječenje komunalnih otpadnih voda).
• Ultrafiltracija (UF) : Veličina pora 0,01–0,1 µm, zadržava proteine, viruse i makromolekule (npr. Recikliranje industrijskih otpadnih voda).
• Nanofiltracija (NF) : Veličina pora 1–2 nm, selektivno uklanja dvovalentne ione (Ca²⁺, SO₄²⁻) i organske molekule (200–1000 Da), koji se koriste za desaliniranje boje i omekšavanje vode.

2.2 Neporozne membrane

• Reverzna osmoza (RO) : Guste membrane pod visokim tlakom uklanjaju otopljene soli (> 95% odbacivanja), teške metale i male organske tvari, kritične za desalinizaciju morske vode i otpadne vode visoke salinosti.
• Elektrodijaliza (ED/EDR) : Ion-izmjenjiva membrane odvojene soli kroz električna polja, pogodne za koncentraciju slane otopine i oporavak kiseline/alkalija.

2.3 Tekuće membrane

• Podržane tekuće membrane (SLM) : Koristite molekule nosača (npr. Crown Ethers) za selektivni prijevoz iona, primijenjene u rijetkim metalnim ili radioaktivnim oporavkom otpadnih voda.

3. Geometrijskom konfiguracijom

3.1 membrane s ravnim listovima

• Jednostavna struktura, jednostavna za čišćenje/zamjenu, koja se koristi u MBR sustavima i malim decentraliziranim tretmanom, ali niska gustoća pakiranja.

3.2 tubularne membrane

• Kanali širokog protoka smanjuju začepljenje, idealno za otpadne vode visokog suspendiranja (npr. Otpadni otpad od papira), ali energetski intenzivan.

3.3 membrane šupljeg vlakana

• Visoka gustoća pakiranja (do 8000 m²/m³), uobičajena u UF/RO sustavima, ali osjetljiva na zamućenost.

4. specijalizirane membrane i hibridni sustavi

4.1 Membranski bio-reaktori (MBR)

• Integrirajte biološki tretman s odvajanjem membrane, stvarajući vodu za višekratnu uporabu (npr. Općinske ili stočne otpadne vode), iako je odbacivanje membrane zahtijeva redovito kemijsko čišćenje.

4.2 Dvostruke membrane procese

• Uf/mf ro : Uklanja 99% otopljenih zagađivača za ultračistu vodu (elektroniku) ili tretman ispiranja odlagališta.
• Nf ro : Smanjiva rušenje membrane u otpadnim vodama visoke salinosti putem insceniranog tretmana.

4.3 Funkcionalizirane membrane

• Fotokatalitičke membrane : Membrane prekrivene tio₂ degradiraju organske tvari pod UV svjetlošću, smanjujući odgoj.
• Antifouling membrane : Hidrofilne modifikacije (npr. Polivinil alkohol cijepljenja) ili nanomaterijalni kompoziti (npr. Grafen oksid) minimiziraju adheziju proteina/koloida.

5. Scenariji prijave i smjernice za odabir

6. Budući trendovi

• Materijalna inovacija : Hibridne organsko-inorganske membrane i biorazgradive biopolimerne membrane.
• Pametna operacija : Nadgledanje fluksa i transmembranskog tlaka u stvarnom vremenu za optimizaciju ciklusa čišćenja.
• Oporavak resursa : Integracija s destilacijom membrane (MD) ili naprijed osmoza (FO) za nultu tekuću pražnjenje (ZLD) i ekstrakciju resursa.

Sažetak

Tehnologije membrane otpadnih voda (MF, UF, NF, RO, MBR, itd.) Bave se različitim potrebama za razdvajanjem na temelju kvalitete vode, ciljeva liječenja i troškova. Budući napredak usredotočit će se na materijale s poboljšanom trajnosti, inteligentnim sustavima i oporavkom resursa kako bi se postigla održiva i energetski učinkovita rješenja.