Ultrafiltrering er en moderne vandrensningsmetode, der har fået stor opmærksomhed i de senere år på grund af dens effektive fjernelse af forskellige urenheder i vand; uanset om du vil lære, hvordan ultrafiltrering kan forbedre vandkvaliteten, eller finde behandlingsplaner for industrielt vand, kan viden om ultrafiltrering hjælpe dig med at træffe smartere valg.
Ultrafiltrering (UF) er en type membranseparationsproces, der drives af en trykforskel og hører til den trykdrevne membranseparationsproces; Fokus er på at bedrage semipermeable membraner med specifikke porestørrelser, som kan adskille, rense og koncentrere stoffer med forskellige molekylvægte i opløsningen under en trykfunktion på 0,1-0,5 MPa!
Ultrafiltreringsprocessen er i bund og grund en maskeseparationsproces. Under trykforskellen passerer opløsningsmidler og små molekyleopløsninger i datavæsken gennem membranen fra højtrykssiden til lavtrykssiden, hvilket resulterer i filtrat eller permeat! Og de store molekylære komponenter fanges af membranen og tilføjes til koncentrationen i den koncentrerede opløsning; Ifølge denne diskriminationsmekanisme afhænger selektiviteten af ultrafiltreringsmembraner hovedsageligt af størrelsen og formen på membrankonturporerne snarere end polymerens kemiske egenskaber!
Sammenlignet med andre membranseparationsevner er ultrafiltrering placeret mellem mikrofiltrering (MF) og nanofiltrering (NF), og der er ingen signifikant grænse mellem de tre; Det nominelle porestørrelsesområde for mikrofiltreringsmembraner er 0,02-10 μ m, mens omvendt osmose (RO)-membraner er 0,0001-0,001 μ m.
Mekanismen for ultrafiltrering er hovedsageligt baseret på princippet om sigtning, ledsaget af adsorption på membranoverfladen og porerne; Når en flydende blanding strømmer gennem konturen af en ultrafiltreringsmembran under tryk, tillader de små porer, der er tæt pakket i membrankonturen, vandmolekyler og små opløste molekyler at passere igennem, mens stoffer med et volumen, der er større end membranporestørrelsen, tilbageholdes, hvorved der opnås rensning, identifikation og koncentration af opløsningen.
Ultrafiltreringsprocessen er ikke bare en simpel fysisk screeningsproces; Ifølge Sorragins overflade afhænger separationseffektiviteten af ultrafiltreringsmembraner ikke kun af pladehysteresescreeningsfunktionen for membranporestørrelse, men også af den blokerende barrierefunktion af membranporer og adsorptionsfunktionen af membranoverflade og porer på opløste stoffer!
I ultrafiltreringsprocessen er et nøglefænomen generering af koncentrationspolarisering; Dette skyldes ophobning af tilbageholdte urenheder på membrankonturen, der danner en koncentrationsgradient.
Den ultrafiltreringsmembran, der bruges i industrien, er normalt en asymmetrisk struktur, der består af to lag: det ene er en ultratyndt aktiveringslag (med en tykkelse på ca. 0,25 μ m), som spiller en stor rolle i adskillelsen af opløsninger! Det andet lag er et porøst vedligeholdelseslag (med en tykkelse på ca. 75-125 μ m), som har høj permeabilitet og hovedsageligt spiller en støttende rolle; Denne asymmetriske struktur sikrer ikke kun nøjagtigheden af membranidentifikationen, men forbedrer også membranens mekaniske styrke og vandstrøm;
Sammenligning mellem ultrafiltrering og andre membranseparationsteknologier
| Karakteristika | Mikrofiltrering (MF) | Ultrafiltrering (UF) | Omvendt osmose (RO) |
|---|---|---|---|
| Blændeområde | 0,02-10 μ m | 0,001-0,02 μ m | 0,0001-0,001 μ m |
| Cut-off for molekylvægt | >100000 Dalton | 1000-1000000 Dalton | <500 Dalton |
| Driftstryk | <2 × 10 ^ 5 Pa | 1 × 10 ^ 5-6 × 10 ^ 5 Pa | 20 × 10 ^ 5-70 × 10 ^ 5 Pa |
| Adskillelsesmekanisme | Screening af handling | Screening er den vigtigste proces, ledsaget af adsorption | Diffusionsmodel for opløsning, ledsaget af elektrostatisk virkning |
| Fjerner hovedsageligt stoffer | suspenderede stoffer, bakterier, partikler | kolloider, proteiner, vira, makromolekylært organisk materiale | alle urenheder, herunder stoffer af ionisk kvalitet |
| Anvendelsesområder | Forfiltrering, klaring | Drikkevandsbehandling, farmaceutisk separation, spildevandsbehandling | Afsaltning af havvand, forberedelse af vand med høj renhed |
Ultrafiltreringsmembraner kan klassificeres efter forskellige formater som f.eks. materiale, udseende og struktur! I henhold til de forskellige membranmaterialer kan ultrafiltreringsmembraner inddeles i to kategorier: uorganiske membraner og organiske membraner;
I henhold til membranens ydre egenskaber kan ultrafiltreringsmembraner inddeles i følgende hovedtyper:
I henhold til membranens strukturelle tilstand kan ultrafiltreringsmembraner opdeles i symmetriske membraner og asymmetriske membraner;
Ultrafiltreringsmembraner af hule fibre kan opdeles i to typer baseret på indløbsmetoden: internt tryk og eksternt pres ! Internt tryk refererer til den proces, hvor råvand kommer ind i membranfibrene, og renset vand produceres uden for membranfibrene; eksternt tryk refererer til den proces, hvor råvand kommer ind uden for membranen, og renset vand produceres inde i membranen.
Ultrafiltreringsmembraner kan også klassificeres i hydrofile membraner og hydrofobe membraner baseret på membranmaterialets hydrofilitet eller hydrofobicitet; hydrofile membraner har en stærk antibegroningsevne, fordi vandmolekyler er mere tilbøjelige til at danne hydratiseringslag på membranoverfladen, hvilket reducerer adsorptionen af forurenende stoffer! Hydrofobe membraner er mere tilbøjelige til at blive forurenet, men har typisk højere mekanisk styrke;
Ultrafiltrering er blevet brugt i vid udstrækning på mange områder på grund af dens effektive separationsegenskaber. Inden for vandbehandling bruges ultrafiltrering hovedsageligt til fremstilling af vand med høj renhed til elektronikindustrien, forbehandling af komponenter til omvendt osmose, produktion af mineralvand, genbrug af genvundet vand og produktion af drikkevand;
I fødevare- og fermenteringsindustrien, Ultrafiltrering anvendes til klaring og sterilisering af vin, modning af sojasovs, sterilisering og affarvning af eddike, rensning og forædling af gæringsbouillon, rensning af frugtsaft, accept af sukkersaft og sukkeropløsning, accept af valleprotein og koncentration af skummetmælk. Ultrafiltreringsprocessen udføres ved stuetemperatur og beskadiger ikke den varmefølsomme identitet, hvilket effektivt opretholder fødevarens oprindelige smag og næringsværdi.
Den farmaceutiske industri er et vigtigt anvendelsesområde for ultrafiltrering, som omfatter rensning og forædling af antibiotika og interferoner, fjernelse af varmekilder fra injektionsvand, behandling af plasma og biopolymerer, separation, koncentration og rensning af proteiner og enzymer samt forædling og rensning af kinesiske urtemedicin; Den milde klassificering af ultrafiltrering er særlig velegnet til behandling af bioaktive stoffer og kan effektivt forhindre denaturering, inaktivering og autolyse af biomolekyler;
Inden for industriel spildevandsrensning, ultrafiltrering anvendes i vid udstrækning til behandling af olieholdigt spildevand, spildevandsbehandling af elektroforetisk belægning, spildevandsbehandling og genbrug af tekstiltryk og -farvning, spildevandsbehandling af papirfremstilling og behandling af radioaktivt spildevand osv. Ved modtagelse af farvestoffer i farvningsspildevand bruges polysulfon- og polysulfonamid-ultrafiltreringsmembraner til at behandle tryk- og farvningsspildevand uden behov for syreneutralisering eller afkøling, hvilket effektivt kan modtage farvestoffer.
Ultrafiltreringsteknologi kombineres også med bioreaktorer for at danne membranbioreaktorer (MBR), som bruges til dyb håndtering af forskelligt spildevand! Denne kombinerede proces kombinerer fordelene ved bionedbrydning og effektiv membranseparation, hvilket resulterer i god og statisk spildevandskvalitet, lille fodaftryk og lav restslamproduktion. Det er en populær forsknings- og anvendelsestendens inden for spildevandsbehandling.
Med hensyn til genanvendelse af ressourcer kan ultrafiltrering effektivt absorbere nyttige stoffer fra industrispildevand, såsom maling fra spildevand fra elektroforetisk belægning, protein fra spildevand fra fødevareindustrien osv. og realisere ressourceudnyttelsen af spildevand i overensstemmelse med begrebet cirkulær økonomi og bæredygtig udvikling!
Sammenlignet med traditionelle metoder har ultrafiltrering flere væsentlige fordele; Ultrafiltreringsprocessen udføres ved stuetemperatur uden at forårsage komponentskader, hvilket gør den særligt velegnet til identifikation, koncentration og berigelse af varmefølsomme materialer som f.eks. lægemidler, juice osv.
Ultrafiltreringsprocessen gennemgår ikke faseændring, kræver ikke tilsætning af kemiske reagenser, har ingen sekundær forurening og er en energibesparende og miljøvenlig separationsteknologi. Sammenlignet med traditionelle termiske koncentrationsmetoder er energiforbruget ved ultrafiltrering normalt kun en tiendedel til en tredjedel af førstnævnte, hvilket i høj grad reducerer driftsomkostningerne!
Ultrafiltreringsteknologi har høj konsistens, er meget nyttig til genvinding af spormængder af identitet i fortyndede opløsninger og til koncentration af opløsninger med lav koncentration; Ved fremstilling af biologiske produkter kan brugen af ultrafiltreringsteknologi i stedet for traditionel ammoniumsulfatudfældningsmetode, dialyseafsaltning og vakuumkoncentrationsproces opnå en gennemsnitlig genvindingsgrad på 97,18% for albumin, samtidig med at råvareforbruget og energibehovet reduceres betydeligt;
Ultrafiltreringsprocessen bruger kun tryk som separationskraft, med enkel montering, nem betjening og nem kontrol og vedligeholdelse! Ultrafiltrering har en høj grad af automatisering og lav arbejdsintensitet, hvilket gør den velegnet til kontinuerlige og automatiserede produktionsbehov!
Ultrafiltreringsteknologien har også den fordel, at den har en bred vifte af anvendelsesmuligheder. På grund af mangfoldigheden af membranmaterialetyper og styrbarheden af membranporestørrelsen kan ultrafiltrering anvendes på mange områder fra drikkevandsbehandling til genbrug af industrispildevand, fra fødevareforarbejdning til biofarmaceutiske produkter osv. med stærk tilpasningsevne og fleksibilitet! Ultrafiltrering har også sine begrænsninger! Den kan ikke direkte opnå tørpulverformuleringer, og for proteinopløsninger kan den generelt kun opnå koncentrationer på 10% -50%.
Effektiviteten af ultrafiltreringspræparatet påvirkes af forskellige manipulationsparametre og -betingelser! Driftstrykket er en af de vigtigste faktorer, der påvirker ultrafiltreringens overensstemmelse.
Flowhastigheden af fødeopløsningen har en betydelig effekt på ultrafiltreringsoverensstemmelse; Forøgelse af strømningshastigheden for tilførselsvæsken kan konsolidere turbulensniveauet for membranoverfladevæskestrømmen, reducere koncentrationspolariseringsfænomenet og dermed popularisere permeabilitetsfluxen;
Driftstemperaturen påvirker direkte viskositeten af materialets væske og fremkalder derved ultrafiltreringsoverensstemmelse. Når temperaturen stiger, øges vandmolekylernes aktivitet, viskositeten falder, og vandproduktionen øges tilsvarende.
Kvaliteten af det indkommende vand, især turbiditet, har en betydelig indvirkning på vandproduktionen; Jo højere turbiditet i det indkommende vand, jo lavere er ultrafiltreringsmembranens vandproduktion, og indgående vand med høj turbiditet er mere tilbøjeligt til at forårsage membranforurening og overbelastning!
Forvirring og rengøring af membraner er direkte relateret til den langsigtede drift af ultrafiltreringssystemer! Membranforurening kan medføre et fald i permeabilitetsfluxen og kræver regelmæssig rengøring og genopretning;
pH-værdien kan registrere profilegenskaberne for membranmaterialer og forurenende stoffer og derved registrere interaktionen mellem membranen og de opløste stoffer! Forskellige membranmaterialer har forskellige pH-områder, f.eks. er celluloseacetatmembranen velegnet til pH 3-8-miljøer, mens polysulfonmembranen kan fungere statisk i pH 2-12-området.
Forurening af ultrafiltreringsmembraner er et centralt spørgsmål i den langsigtede statiske drift af sensorudstyr, og effektiv forebyggelse og kontrol af forvirring er afgørende. Membranforvirring omfatter hovedsageligt to situationer: aflejring på membranoverfladen (dannelse af et filterkagelag) og overbelastning af membranens porer.
Før behandling er den primære foranstaltning til at reducere tilsmudsning af ultrafiltreringsmembranen. Vælg passende forbehandlingsprocesser baseret på materialets art, såsom multimediefiltrering, adsorption af aktivt kul, kemisk koagulation osv., som effektivt kan fjerne potentielle forurenende stoffer fra afdelingen og reducere forureningsbelastningen af efterfølgende ultrafiltreringsmembraner;
Optimering af manipulationsbetingelserne kan også effektivt reducere tilsmudsning af membranen. Kontroller det passende manipulationstryk og genvindingshastighed for at undgå hurtig dannelse af gellag under for højt tryk. Oprethold en passende strømningshastighed for tilførselsvæske og fremme lateral migration af forurenende stoffer på membranoverfladen. Brug regelmæssigt fysiske rengøringsteknikker såsom returskylning og luftskrubning for at fjerne membrankonturaflejringer rettidigt!
Kemisk rengøring ier en nødvendig vej til reduktion af membraninstinkter; når membranforurening fører til et fald i fluxen til et vist niveau, er kemisk rensning påkrævet!
Modifikation af membranmateriale er en langsigtet strategi for at forbedre evnen til at bekæmpe forurening! Ved at udvikle hydrofile membranmaterialer, fremstille kompositmembraner og pode modifikationer på membranoverflader kan membranernes antiforureningsevne konsolideres;
Optimering af design og drift af membrankomponenter kan også hjælpe med at kontrollere forurening. Ved at anvende interlaced flow-filtrering i stedet for dead end-filtrering kan aflejringen af forurenende stoffer på membrankonturen mindskes; Design en rimelig flowkanalstruktur for at fremme turbulens! For hule fibermembraner kan internt eller eksternt tryk bruges til at tilpasse sig forskellige typer tilstrømning!
Et omfattende overvågnings- og kontrolsystem i bygningen kan straks opdage forureningsproblemer og træffe foranstaltninger! Ved at overvåge de skiftende tendenser for mål som transmembrantrykforskel, vandproduktionsstrømningshastighed og vandkvalitetsparametre kan membranforvirring advares, rengøringsmuligheder og -planer kan optimeres, og irreversibel forvirring kan undgås.
Den langsigtede statiske drift af ultrafiltrering er afhængig af standardiseret daglig drift og vedligeholdelse! **Pre-driftstjek er det første skridt til at sikre, at systemet fungerer sikkert.
Overvågning af driftsparametre er en vigtig opgave i den daglige drift; det er nødvendigt regelmæssigt at registrere nøgleparametre som indløbstryk, produktionstryk og vandkvalitet og opdage unormale situationer rettidigt gennem trendanalyse.
Regelmæssig rengøring er nøglen til at opretholde organisationens præstationer. Der er to hovedtyper af rengøringsnet: fysisk rengøring og kemisk rengøring!
Etablering af nedlukningsbeskyttelse er særlig vigtig for etablering af intermitterende drift! Når der er en kortvarig nedlukning (mindre end 10 dage), skal der udføres sterilisering og returskylning, og dyrebar væske skal indsprøjtes og forsegles til opbevaring;
Test af membranintegritet er en nødvendig foranstaltning for at sikre kvaliteten af spildevandet. Kontrollér regelmæssigt membranens integritet ved hjælp af trykdæmpningstest, boblepunkttest eller turbiditetstest, og opdag og udskift straks ødelagte membrankomponenter.
Reservedele styring og forebyggende vedligeholdelse kan reducere uventet nedetid. Der skal opbevares tilstrækkeligt med reservedele, f.eks. tætningsringe, instrumenter og andre sårbare dele! Udvikl forebyggende vedligeholdelsesforanstaltninger i henhold til producentens anbefalinger, og inspicer regelmæssigt arbejdsstatus for hjælpeudstyr som pumper og kanter! Den komplette drift og vedligeholdelse af bygningsarkiverne giver dataunderstøttelse til optimering af kompileringsprocessen.
Ultrafiltrering har som en effektiv og miljøvenlig metode vist sig at have en enorm værdi på mange områder. Med den løbende forbedring af membranmaterialets egenskaber og yderligere reduktion af omkostningerne vil ultrafiltrering spille en vigtigere rolle i den omfattende udnyttelse af vandressourcer, materialeseparation og -koncentration og give teknisk støtte til bæredygtig udvikling!
Kysearo er en førende producent af vandbehandling i Kina, som har specialiseret sig i design og fremstilling af højeffektive vandbehandlingssystemer.
Med over 20 års brancheerfaring er vi dedikeret til at revitalisere forskellige vandkilder, herunder havvand, brøndvand, borehold, ledningsvand og underjordisk vand osv.
Produkter
Virksomhed
Kontakt
