Основные типы мембран при очистке сточных вод и их многомерном обзоре

Обработка мембраны сточных вод зависит от селективных свойств отделения мембран для удаления загрязняющих веществ. Классификация типов мембран варьируется в зависимости от химического состава, механизмов разделения, геометрии и специализированных функций.

1. Химическим составом

1.1 Органические мембраны

• Мембраны PVDF (поливинилиден фторид) : Высокая механическая прочность и химическая устойчивость, широко используемая в микрофильтрации (MF) и ультрафильтрации (UF), особенно в мембранных биореакторах (Мбр) для жирных или высокоорганических сточных вод.
• Мембраны PTFE (политетрафторээтилен) : Устойчив к высоким температурам (до 260 ° C) и экстремального pH, идеально подходит для промышленных сточных вод (например, фармацевтические препараты, химические вещества) с эмульгированными маслами и коллоидами.
• Другие полимерные мембраны : Полиэтилен (PE) и полипропилен (PP) являются экономически эффективными для предварительной обработки MF, но имеют более низкую механическую прочность.

1.2 неорганические мембраны

• Керамические мембраны : Изготовлен из глинозем или циркония, выдерживает высокие температуры (> 500 ° C) и микробную коррозию, подходящая для высокопоставленных или высокотемпературных сточных вод (например, текстиль, пищевая промышленность).
• Металлические мембраны : Мембраны титановых сплавов переносят высокое давление и экстремальный pH, используемые в предварительной обработке морских вод или очистке сточных вод тяжелых металлов.

2. С помощью механизма разделения

2.1 Пористые мембраны

• Микрофильтрация (MF) : Размер пор 0,1–10 мкм, удаляет взвешенные твердые вещества, бактерии и большие коллоиды (например, предварительная обработка муниципальных сточных вод).
• Ультрафильтрация (UF) : Размер пор 0,01–0,1 мкм, сохраняет белки, вирусы и макромолекулы (например, переработка промышленных сточных вод).
• Нанофильтрация (NF) : Размер пор 1–2 нм, избирательно удаляет двухвалентные ионы (CA²⁺, SO₄²⁻) и органические молекулы (200–1000 да), используемые для опреснения красителя и смягчения воды.

2.2 Непористые мембраны

• Обратный осмос (RO) : Плотные мембраны под высоким давлением Удаляют растворенные соли (> 95% отторжение), тяжелые металлы и небольшие органики, критически важные для опреснения морской воды и сточных вод с высокой соленым.
• Электродиализа (ed/edr) : Ионообменные мембраны разделяют соли через электрические поля, подходящие для концентрации рассола и восстановления кислоты/щелочи.

2.3 Жидкие мембраны

• Поддерживаемые жидкие мембраны (SLM) : Используйте молекулы носителей (например, Crown Ethers) для селективного переноса ионов, применяемых в редком металлическом или радиоактивном восстановлении сточных вод.

3. Геометрической конфигурацией

3.1 Мембраны с плоским листом

• Простая структура, простая в очистке/замене, используется в системах MBR и мелкомасштабной децентрализованной обработке, но низкая плотность упаковки.

3.2 Трубчатые мембраны

• Широкие каналы потока уменьшают засорение, идеально подходящие для сточных вод с высоким содержанием SUSPOD-SOLID (например, стоки бумаги), но энергоемкий.

3.3 Полые волокно -мембраны

• Высокая плотность упаковки (до 8000 м²/м³), распространенная в системах UF/RO, но чувствительна к кормлению мутности.

4. Специализированные мембраны и гибридные системы

4.1 Мембрана биореакторы (MBR)

• Интегрируйте биологическую обработку с отделением мембраны, производя многоразовую воду (например, муниципальные или домашние сточные воды), хотя загрязнение мембран требует регулярной химической очистки.

4.2 Двойные мембранные процессы

• UF/MF RO : Удаляет 99% растворенных загрязняющих веществ для ультрапирной воды (электроники) или обработки выщелачивания свалки.
• Nf ro : Снижает мембранную загрязнение RO в сточных водах с высоким содержанием соленых вод посредством поставленной обработки.

4.3 Функционализированные мембраны

• Фотокаталитические мембраны : Мембраны с покрытием TIO₂ разлагают органику под ультрафиолетовым светом, уменьшая загрязнение.
• Антипроводные мембраны : Гидрофильные модификации (например, трансплантация поливинилового спирта) или наноматериальные композиты (например, оксид графена) минимизируют белок/коллоидную адгезию.

5. Сценарии применения и рекомендации по выбору

6. Будущие тенденции

• Материальные инновации : Гибридные органические инорганические мембраны и биополимерные мембраны.
• Умная операция : IoT-мониторинг потока и трансмембранного давления на основе IoT для оптимизации циклов очистки.
• Восстановление ресурсов : Интеграция с мембранной дистилляцией (MD) или прямого осмоса (FO) для нулевого жидкого разряда (ZLD) и экстракции ресурсов.

Краткое содержание

Технологии сточных вод (MF, UF, NF, RO, MBR и т. Д.) Удовлетворяют различные потребности в разделении, основанные на качеством воды, целях обработки и стоимости. Будущие достижения будут сосредоточены на материалах с повышенной долговечностью, интеллектуальными системами и восстановлением ресурсов для достижения устойчивых и энергоэффективных решений.