Ultrafiltrarea este o metodă modernă de purificare a apei care a primit o atenție sporită în ultimii ani datorită eliminării eficiente a diferitelor impurități din apă; Fie că doriți să aflați cum ultrafiltrarea poate îmbunătăți calitatea apei sau să găsiți planuri de tratare pentru apa industrială, cunoașterea ultrafiltrației vă poate ajuta să faceți alegeri mai inteligente.
Ultrafiltrarea (UF) este un tip de proces de separare a membranelor care este determinat de o diferență de presiune și aparține procesului de separare a membranelor determinate de presiune; Accentul se pune pe înșelarea membranelor semipermeabile cu dimensiuni specifice ale porilor, care pot separa, purifica și concentra substanțe de diferite greutăți moleculare în soluție sub o funcție de presiune de 0,1-0,5 MPa!
Procesul de ultrafiltrare este, în esență, un proces de separare prin ochiuri. Sub diferența de presiune, solvenții și soluții cu molecule mici din lichidul de date trec prin membrană de la partea de înaltă presiune la partea de joasă presiune, rezultând filtrat sau permeat! Iar componentele moleculare mari sunt prinse de membrană și adăugate la concentrația din soluția concentrată; Conform acestui mecanism de discriminare, selectivitatea membranelor de ultrafiltrare depinde în principal de dimensiunea și forma porilor conturului membranei, mai degrabă decât de proprietățile chimice ale polimerului!
În comparație cu alte capacități de separare a membranelor, ultrafiltrarea este situată între microfiltrare (MF) și nanofiltrare (NF), și nu există o limită semnificativă între cele trei; Gama de dimensiuni nominale ale porilor membranelor de microfiltrare este de 0,02-10 μ m, în timp ce membranele de osmoză inversă (RO) sunt de 0,0001-0,001 μ m.
Mecanismul de ultrafiltrare se bazează în principal pe principiul cernerii, însoțit de adsorbția pe suprafața membranei și pe pori; atunci când un amestec lichid curge sub presiune prin conturul unei membrane de ultrafiltrare, porii minusculi dens împachetați în conturul membranei permit moleculelor de apă și moleculelor mici de solut să treacă, în timp ce substanțele cu un volum mai mare decât dimensiunea porilor membranei sunt reținute, realizându-se astfel purificarea, identificarea și concentrarea soluției.
Procesul de ultrafiltrare nu este doar un simplu proces de screening fizic; Conform suprafeței lui Sorragin, eficiența de separare a membranelor de ultrafiltrare depinde nu numai de funcția de screening a histerezisului plăcii de dimensiunea porilor membranei, ci și de funcția de barieră de blocare a porilor membranei și de funcția de adsorbție a suprafeței membranei și a porilor pe solut!
În procesul de ultrafiltrare, un fenomen cheie este generarea polarizării concentrației; Aceasta se datorează acumulării impurităților reținute pe conturul membranei, formând un gradient de concentrație.
Membrana de ultrafiltrare utilizată în industrie este de obicei o structură asimetrică, formată din două straturi: unul este un strat de activare ultra-subțire (cu o grosime de aproximativ 0,25 μ m), care joacă un rol major în separarea soluțiilor! Celălalt strat este un strat poros de întreținere (cu o grosime de aproximativ 75-125 μ m), care are o permeabilitate ridicată și joacă în principal un rol de susținere; Această structură asimetrică nu numai că asigură precizia identificării membranei, dar îmbunătățește și rezistența mecanică și fluxul de apă al membranei;
Comparație între ultrafiltrare și alte tehnologii de separare a membranelor
| Caracteristici | Microfiltrare (MF) | Ultrafiltrare (UF) | Osmoza inversă (RO) |
|---|---|---|---|
| Gama de diafragme | 0,02-10 μ m | 0,001-0,02 μ m | 0,0001-0,001 μ m |
| Limita de greutate moleculară | >100000 Daltoni | 1000-1000000 Daltoni | <500 Daltoni |
| Presiunea de funcționare | <2 × 10 ^ 5 Pa | 1 × 10 ^ 5-6 × 10 ^ 5 Pa | 20 × 10 ^ 5-70 × 10 ^ 5 Pa |
| Mecanism de separare | Acțiune de screening | Cernerea este procesul principal, însoțit de adsorbție | Model de difuzie a soluției, însoțit de acțiune electrostatică |
| Îndepărtează în principal substanțele | solide în suspensie, bacterii, particule | coloizi, proteine, viruși, materie organică macromoleculară | toate impuritățile, inclusiv substanțele de calitate ionică |
| Domenii de aplicare | Prefiltrare, clarificare | Tratarea apei potabile, separarea produselor farmaceutice, tratarea apelor reziduale | Desalinizarea apei de mare, prepararea apei de înaltă puritate |
Membranele de ultrafiltrare pot fi clasificate în funcție de diferite formate, cum ar fi materialul, aspectul și structura! În funcție de diferitele materiale ale membranelor, membranele de ultrafiltrare pot fi împărțite în două categorii: membrane anorganice și membrane organice;
În funcție de caracteristicile externe ale membranei, membranele de ultrafiltrare pot fi împărțite în următoarele tipuri principale:
În funcție de starea structurală a membranei, membranele de ultrafiltrare pot fi împărțite în membrane simetrice și membrane asimetrice;
Membranele de ultrafiltrare cu fibre goale pot fi împărțite în două tipuri în funcție de metoda de admisie: presiune internă și presiune externă ! Presiunea internă se referă la procesul în care apa brută intră din interiorul fibrelor membranei și apa purificată este produsă din exteriorul fibrelor membranei; Presiunea externă se referă la procesul în care apa brută intră din exteriorul membranei și apa purificată este produsă din interiorul membranei.
Membranele de ultrafiltrare pot fi de asemenea clasificate în membrane hidrofile și membrane hidrofobe pe baza hidrofilicității sau hidrofobicității materialului membranei; membranele hidrofile au o capacitate puternică de combatere a murdăririi deoarece moleculele de apă sunt mai susceptibile de a forma straturi de hidratare pe suprafața membranei, reducând adsorbția poluanților! Membranele hidrofobe sunt mai predispuse la contaminare, dar au de obicei o rezistență mecanică mai mare;
Ultrafiltrarea a fost utilizată pe scară largă în multe domenii datorită caracteristicilor sale eficiente de separare. În domeniul tratării apei, ultrafiltrarea este utilizată în principal pentru prepararea apei de înaltă puritate pentru industria electronică, pretratarea componentelor osmozei inverse, producția de apă minerală, reutilizarea apei recuperate și producția de apă potabilă;
În industria alimentară și de fermentare, ultrafiltrarea se aplică pentru clarificarea și sterilizarea vinului, maturarea sosului de soia, sterilizarea și decolorarea oțetului, purificarea și rafinarea bulionului de fermentare, purificarea sucului de fructe, acceptarea sucului de zahăr și a soluției de zahăr, acceptarea proteinei din zer și concentrarea laptelui degresat. Procesul de ultrafiltrare se realizează la temperatura camerei și nu deteriorează identitatea termosensibilă, menținând în mod eficient aroma originală și valoarea nutritivă a alimentelor.
Industria farmaceutică este un domeniu important de aplicare a ultrafiltrației, care include purificarea și rafinarea antibioticelor și interferonilor, eliminarea surselor de căldură din apa de injecție, tratarea plasmei și a biopolimerilor, separarea, concentrarea și purificarea proteinelor și enzimelor, precum și rafinarea și purificarea medicamentelor chinezești pe bază de plante; Clasificarea blândă a ultrafiltrației este deosebit de potrivită pentru tratarea substanțelor bioactive și poate preveni în mod eficient denaturarea, inactivarea și autoliza biomoleculelor;
În domeniul tratării apelor reziduale industriale, ultrafiltrarea este utilizată pe scară largă în tratarea apelor uzate uleioase, tratarea apelor uzate de acoperire electroforetică, tratarea și reutilizarea apelor uzate de imprimare și vopsire a textilelor, tratarea apelor uzate de fabricare a hârtiei și tratarea apelor uzate radioactive etc! În recepția coloranților din apele reziduale de vopsitorie, membranele de ultrafiltrare din polisulfonă și polisulfonă amidă sunt utilizate pentru tratarea apelor reziduale de imprimare și vopsitorie fără a fi necesară neutralizarea acidă sau răcirea, care pot primi în mod eficient coloranți.
Tehnologia de ultrafiltrare este, de asemenea, combinată cu bioreactoare pentru a forma bioreactoare cu membrană (MBR), care sunt utilizate pentru gestionarea în profunzime a diferitelor ape reziduale! Acest proces combinat combină beneficiile biodegradării și ale separării eficiente a membranelor, rezultând o calitate bună și statică a efluentului, o amprentă redusă și o producție scăzută de nămol rezidual. Este o tendință populară de cercetare și aplicare în domeniul tratării apelor reziduale.
În ceea ce privește reciclarea resurselor, ultrafiltrarea poate absorbi eficient substanțe utile din apele reziduale industriale, cum ar fi vopseaua din apele reziduale de acoperire electroforetică, proteinele din apele reziduale din industria alimentară etc., realizând utilizarea resurselor din apele reziduale, în conformitate cu conceptul de economie circulară și dezvoltare durabilă!
În comparație cu metodele tradiționale, ultrafiltrarea are mai multe avantaje semnificative; Procesul de ultrafiltrare se desfășoară la temperatura camerei fără a provoca deteriorarea componentelor, ceea ce îl face deosebit de potrivit pentru identificarea, concentrarea și îmbogățirea materialelor sensibile la căldură, cum ar fi medicamentele, sucurile etc.
Procesul de ultrafiltrare nu suferă schimbări de fază , nu necesită adăugarea de reactivi chimici, nu are poluare secundară și este o tehnologie de separare care economisește energie și respectă mediul. În comparație cu metodele tradiționale de concentrare termică, consumul de energie al ultrafiltrației este, de obicei, de numai o zecime până la o treime din primul, reducând considerabil costurile de operare!
Tehnologia de ultrafiltrare are o consistență ridicată, este foarte utilă pentru recuperarea de urme de identitate în soluții diluate și pentru concentrarea soluțiilor cu concentrație scăzută; În prepararea produselor biologice, utilizarea tehnologiei de ultrafiltrare în locul metodei tradiționale de precipitare a sulfatului de amoniu, a procesului de desalinizare prin dializă și de concentrare în vid poate atinge o rată medie de recuperare de 97,18% pentru albumină, reducând în același timp semnificativ consumul de materii prime și cererea de energie;
Procesul de ultrafiltrare utilizează doar presiunea ca putere de separare, cu asamblare simplă, operare ușoară și control și întreținere ușoare! Ultrafiltrarea are un grad ridicat de automatizare și o intensitate redusă a muncii, ceea ce o face potrivită pentru nevoile de producție continuă și automatizată!
Tehnologia de ultrafiltrare are, de asemenea, avantajul unei game largi de aplicații. Datorită diversității tipurilor de materiale de membrană și a posibilității de control a dimensiunii porilor membranei, ultrafiltrarea poate fi aplicată în multe domenii, de la tratarea apei potabile la reutilizarea apelor reziduale industriale, de la prelucrarea alimentelor la produsele biofarmaceutice etc., cu o mare adaptabilitate și flexibilitate! Ultrafiltrarea are, de asemenea, limitele sale! Nu se pot obține direct formulări de pulberi uscate, iar pentru soluțiile proteice, în general, se pot obține doar concentrații de 10% -50%.
Eficiența preparării prin ultrafiltrare este influențată de diverși parametri și condiții de manipulare! Presiunea de operare este unul dintre factorii cheie care afectează conformitatea ultrafiltrației.
Debitul soluției de alimentare are un efect semnificativ asupra conformității ultrafiltrației; Creșterea debitului lichidului de alimentare poate consolida nivelul de turbulență al fluxului de lichid de pe suprafața membranei, reduce fenomenul de polarizare a concentrației și, astfel, popularizează fluxul de permeabilitate;
Temperatura de funcționare afectează în mod direct vâscozitatea lichidului material, inducând astfel conformitatea ultrafiltrației. Pe măsură ce temperatura crește, activitatea moleculelor de apă crește, vâscozitatea scade, iar producția de apă crește în consecință.
Calitatea apei de intrare, în special turbiditatea, are un impact semnificativ asupra producției de apă; Cu cât este mai mare turbiditatea apei de intrare, cu atât este mai mică producția de apă a membranei de ultrafiltrare, iar apa de intrare cu turbiditate ridicată este mai susceptibilă de a provoca murdărirea și congestionarea membranei!
Confuzia și curățarea membranelor sunt direct legate de funcționarea pe termen lung a sistemelor de ultrafiltrare! Murdărirea membranelor poate cauza o scădere a fluxului de permeabilitate și necesită curățarea și restaurarea periodică;
Valoarea pH-ului poate detecta caracteristicile de profil ale materialelor membranei și ale poluanților, detectând astfel interacțiunea dintre membrană și solvenți! Diferitele materiale membranare au diferite intervale de pH adecvate, cum ar fi membrana de acetat de celuloză adecvată pentru medii cu pH 3-8, în timp ce membrana de polisulfonă poate funcționa static în intervalul pH 2-12.
Murdărirea membranelor de ultrafiltrare este o problemă cheie în funcționarea statică pe termen lung a echipamentelor de detectare, iar prevenirea și controlul eficient al confuziei sunt cruciale. Confuzia membranei include în principal două situații: depunerea pe suprafața membranei (formarea unui strat de turtă de filtrare) și congestionarea porilor membranei.
Pretratament este principala măsură de reducere a murdăririi membranelor de ultrafiltrare. Selectați procese de pretratare adecvate în funcție de natura materialului, cum ar fi filtrarea multi-media, adsorbția pe cărbune activ, coagularea chimică etc., care pot elimina în mod eficient poluanții potențiali din departament și pot reduce sarcina poluantă a membranelor de ultrafiltrare ulterioare;
Optimizarea condițiilor de manipulare poate reduce, de asemenea, în mod eficient murdărirea membranei. Controlați presiunea de manipulare și rata de recuperare corespunzătoare pentru a evita formarea rapidă a stratului de gel sub presiune excesivă. Mențineți un debit adecvat al lichidului de alimentare și favorizați migrarea laterală a poluanților de pe suprafața membranei. Utilizați în mod regulat tehnici de curățare fizică, cum ar fi spălarea în contracurent și spălarea cu aer, pentru a îndepărta în timp util depunerile de pe conturul membranei!
Curățare chimică ieste o cale necesară pentru reducerea instinctelor membranei; Atunci când murdărirea membranei duce la o scădere a fluxului până la un anumit nivel, este necesară curățarea chimică!
Modificarea materialului membranei este o strategie pe termen lung pentru îmbunătățirea capacității antipoluare! Prin dezvoltarea de materiale hidrofile pentru membrane, prepararea de membrane compozite și modificarea prin grefare pe suprafețele membranelor, performanța antipoluare a membranelor poate fi consolidată;
Optimizarea proiectării și funcționării componentelor membranei poate ajuta, de asemenea, la controlul poluării. Adoptarea filtrării cu flux împletit în locul filtrării cu capăt mort poate reduce depunerea poluanților pe conturul membranei; Proiectați o structură rezonabilă a canalului de flux pentru a promova turbulența! Pentru membranele cu fibre goale, se poate utiliza presiunea internă sau externă pentru a se adapta la diferite tipuri de influent!
Un sistem complet de monitorizare și control din clădire pot detecta prompt problemele de poluare și pot adopta măsuri de răspuns! Prin monitorizarea tendințelor de schimbare a obiectivelor, cum ar fi diferența de presiune transmembranară, debitul de producție a apei și parametrii de calitate a apei, confuzia membranei poate fi alertată, oportunitățile și planurile de curățare pot fi optimizate, iar confuzia ireversibilă poate fi evitată.
Funcționarea statică pe termen lung a ultrafiltrației se bazează pe operarea și întreținerea zilnică standardizată! **Controalele operaționale prealabile sunt primul pas în asigurarea funcționării în siguranță a sistemului.
Monitorizarea parametrilor operaționali este o sarcină cheie în operațiunile zilnice; este necesar să se înregistreze în mod regulat parametrii cheie, cum ar fi presiunea de intrare, presiunea de producție și calitatea apei, și să se detecteze în timp util situațiile anormale prin analiza tendințelor!
Curățare regulată este esențială pentru menținerea performanței organizaționale. Există două tipuri principale de plase de curățare: curățarea fizică și curățarea chimică!
Instituirea protecției la închidere este deosebit de important pentru stabilirea funcționării intermitente! Atunci când există o oprire pe termen scurt (mai puțin de 10 zile), ar trebui să se efectueze sterilizarea și spălarea înapoi, iar lichidul prețios ar trebui să fie injectat și sigilat pentru depozitare;
Testarea integrității membranei este o măsură necesară pentru a asigura calitatea efluentului. Verificați în mod regulat integritatea membranei prin teste de atenuare a presiunii, teste de punct de bule sau teste de turbiditate și depistați și înlocuiți cu promptitudine componentele membranei deteriorate.
Piese de schimb gestionarea și întreținerea preventivă pot reduce timpii de inactivitate neașteptați. Ar trebui stocate piese de schimb adecvate, cum ar fi inele de etanșare, instrumente și alte piese vulnerabile! Elaborați măsuri de întreținere preventivă în conformitate cu recomandările producătorului, inspectați periodic starea de funcționare a echipamentelor auxiliare, cum ar fi pompele și marginile! Funcționarea și întreținerea completă a arhivelor clădirii oferă suport de date pentru optimizarea procesului de compilare.
Ultrafiltrarea , ca metodă eficientă și ecologică, a demonstrat o valoare enormă în multe domenii. Odată cu îmbunătățirea continuă a capacităților materialelor membranelor și reducerea în continuare a costurilor, ultrafiltrarea va juca un rol mai important în utilizarea globală a resurselor de apă, separarea și concentrarea materialelor și va oferi sprijin tehnic pentru dezvoltarea durabilă!
Kysearo este o companie lider în producția de sisteme de tratare a apei din China, specializată în proiectarea și fabricarea de sisteme de tratare a apei de înaltă eficiență.
Cu peste 20 de ani de experiență în industrie, suntem dedicați revitalizării diferitelor surse de apă, inclusiv apă de mare, apă de puț, apă de foraj, apă de la robinet și apă subterană etc.
Produse
Compania
Persoană de contact
