Membranų atskyrimo technologija yra pažangus ir efektyvus metodas, kuris naudoja selektyvų pusiau pralaidžių membranų pralaidumą, kad atskirtų, išgrynintų ir sukoncentruotų skirtingus mišinio komponentus, kad būtų tikslingai atskirtos konkrečios medžiagos. Per pastaruosius kelis dešimtmečius ši technologija sparčiai vystėsi ir tapo pagrindiniu vandens valymo, maisto perdirbimo, biomedicinos ir chemijos gamybos procesu. Tai taip pat yra pagrindinė technologija, palaikanti energijos taupymą ir išteklių perdirbimą šiuolaikinėje aplinkos apsaugos pramonėje.
I. Membranų atskyrimo technologijos apibrėžimas ir principas
„Membrana“ reiškia ploną medžiagos sluoksnį, turintį selektyvų pralaidumą, leidžiantį tam tikroms medžiagoms prasiskverbti, o kitas blokuoti, veikiant varomųjų jėgų, tokių kaip slėgio skirtumas, koncentracijos gradientas, elektrinis laukas ar temperatūros skirtumas.
Pagrindinis membranos atskyrimo principas yra molekulių, jonų ar dalelių dydžio, tirpumo, krūvio ar poliškumo skirtumai, dėl kurių skiriasi migracijos per membraną -greičiai, todėl pasiekiamas atskyrimas arba koncentracija.
Vandens valymo srityje membranos atskyrimas visų pirma priklauso nuofizinis filtravimasefektyviai pašalina suspenduotas medžiagas, koloidus, organinius teršalus, jonus ir mikroorganizmus. Jame pasiekiamas didelis-efektyvus valymas nenaudojant cheminių reagentų ir išskirtiniai pranašumai, pvz., didelis selektyvumas, mažas energijos suvartojimas ir tvarumas.
Pagrindinis membranos atskyrimo mechanizmas yra pagrįstasselektyvus pralaidumasmembranų-sugebėjimas leisti tam tikroms medžiagoms prasiskverbti, o kitas atmesti, kaip parodyta 1 paveiksle.
II. Membranų atskyrimo technologijų klasifikacija
Membranų atskyrimo technologijas pagal membranos porų dydį ir atskyrimo mechanizmą galima suskirstyti į šiuos pagrindinius tipus:
1. Mikrofiltravimas (MF)
Kai porų dydis yra maždaug 0,1–10 μm, MF membranos pirmiausia pašalina iš vandens suspenduotas daleles, bakterijas ir makromolekulines organines medžiagas. Įprastos medžiagos yra polipropilenas (PP) ir polivinilideno fluoridas (PVDF). MF sistemos pasižymi dideliu srautu ir mažu darbiniu slėgiu ir yra plačiai naudojamos geriamojo vandens valymui ir maisto perdirbimui.
2. Ultrafiltravimas (UF)
Kai porų dydis yra apie 0,01–0,1 μm, UF membranos gali išlaikyti virusus, koloidus ir stambiamolekulinius organinius junginius. Jie dažniausiai naudojami biofarmacijos, pramoninių nuotekų valymo ir membraninių bioreaktorių (MBR) sistemose.
3. Nanofiltravimas (NF)
Kai porų dydis svyruoja nuo 1 iki 10 nm, NF membranų veikimas yra tarp UF ir RO. Jie efektyviai pašalina dvivalečius jonus ir mažas organines molekules, todėl tinka geriamojo vandens minkštinimui, pakartotiniam pramoninių nuotekų naudojimui ir RO sistemų išankstiniam apdorojimui.
4. Atvirkštinis osmosas (RO)
Kai porų dydis yra mažesnis nei 1 nm, RO yra geriausia membranos atskyrimo technologija. Jis gali pašalinti beveik visas vandenyje ištirpusias medžiagas, įskaitant druskas, sunkiuosius metalus ir smulkius organinius teršalus.
RO membrana (atvirkštinio osmoso membrana) naudojama kaip pagrindinė jūros vandens gėlinimo, didelio{0}}grynumo vandens gamybos ir gryno vandens sistemų sudedamoji dalis.
Be to, specializuotos formos, pvzElektrodializė (ED), Dializė (DS), Dujų atskyrimas (GS), irPervaporacija (PV)dar labiau išplėtė membranų atskyrimo technologijų taikymo sritį ir galimybes.
