Ultrafiltrare industrială Sisteme UF

Liderul dvs. producător de sisteme industriale de ultrafiltrare

 Ce este ultrafiltrarea UF?

Ultrafiltrarea (UF) este un proces de separare a straturilor membranare prin presiune, situat între microfiltrare și nanofiltrare (NF). Acesta separă fragmentele și soluturile cu greutate moleculară mare din lichide în principal prin excluderea dimensiunilor. UF este vitală în numeroase utilizări comerciale și municipale, oferind beneficii față de tehnicile tradiționale precum sedimentarea sau filtrarea cu nisip. Sistemele UF îndepărtează eficient solidele în suspensie, coloizii, macromoleculele, germenii și virușii, îmbunătățind puritatea articolului, calitatea superioară a apei și performanța procedurii.

Cum este dispozitivul de divizare și dimensiunea porilor din sistemul UF industrial?

Principiul de bază al UF este excluderea dimensiunii. O membrană semipermeabilă permite solventului și moleculelor dizolvate de dimensiuni mai mici (penetrează) să treacă, păstrând în același timp bucățile mai mari și substanțele dizolvate (se concentrează). Acest lucru este determinat de o stres transmembranar (TMP) în tot stratul membranei. Spre deosebire de osmoza inversă (OI), UF funcționează la presiuni scăzute (1-10 bar), deoarece stresul osmotic este neglijabil pentru specia conservată.

Dimensiunile porilor stratului de membrană UF variază de la 0,01 până la 0,1 micrometri (10 până la 100 nm). Această matrice menține în mod eficient:

• Compuși cu greutate moleculară mare, coloizi, polimeri, macromolecule, proteine sănătoase. Microorganisme, infecții, protozoare.Acizi grași, substanțe solide în suspensie. Straturile membranei UF sunt caracterizate prin Limita greutății moleculare (MWCO) în Daltoni (Da), indicând greutatea moleculară peste care sunt menținuți în principal soluții (de obicei > 90% respingere). membranele UF mențin de obicei produse de la 1.000 la 1.000.000 Da.

Substanțe enumerate considerabil sub MWCO și dimensiunea porilor, constând din:

• Substanțe organice cu greutate moleculară mică. Ioni (sare, calciu, magneziu, clorură, sulfat), săruri, minerale. UF separă cu succes molecule care variază cu cel puțin un ordin de mărime în dimensiune. Permeabilitatea stratului membranei poate fi influențată în plus de proprietățile rezidențiale ale fluxului de alimentare.

Tipuri de membrane, produse și configurații ale componentelor

Straturile de membrană UF sunt disponibile în diferite tipuri și materiale, fiecare fiind potrivit pentru diferite aplicații.

Produse de membrană

Produsele sunt în principal polimerice (organice) sau ceramice (nu naturale).

• Membrane polimerice: Cele mai frecvente din cauza prețului mai mic și a fabricării mai ușoare. Exemple: PS, PES, PVDF.
• Calități: Schimbare mai mare a permeatului, și mai versatilă, gamă mai largă de dimensiuni ale porilor.
• Avantaje: Cheltuieli mai mici cu resursele, ideale pentru scară largă, în general mai puțin predispuse la murdărire. Formulele îmbunătățite sporesc stabilitatea și speranța de viață.
• Limitări: Susceptibile la degradare chimică/termică și anxietate mecanică. Durată de viață mai scurtă decât ceramica.
• Membrane ceramice: Fabricat din oxizi de oțel (alumină, zirconiu, titanie, SiC).
• Caracteristici: Securitate mecanică, termică, chimică ridicată. Rezistă la condiții severe, utilizează o durată de viață mai lungă (10-20+ ani).
• Avantaje: Robustețe, rezistență la curățarea dură, durată de viață mai lungă. Utilizate în domenii căutate: apă potabilă, produse alimentare/lacte, produse chimice, ape reziduale (inclusiv apă uleioasă).
• Limitări: Cheltuieli de producție/capital mai mari. Poate avea flux și flexibilitate reduse. Programarea dimensiunii porilor este îmbunătățită.

Lipsa costurilor este din ce în ce mai strânsă. În timp ce polimerul are un preț mai mic înainte de timp, robustețea și durata de viață a ceramicii pot indica costuri mai mici pe durata ciclului de viață. Argila este descoperită ca un material ceramic cu costuri reduse.

Configurații modul

Straturile de membrană sunt puse împreună în componente pentru o grosime ridicată a locației și o eficacitate a fluxului:

• Fibră goală: Grupuri de tuburi fine. Fluxuri de alimentare în interiorul sau în afara fibrelor. Densitate mare de ambalare, obișnuită în apă/apă uzată.
• Leziuni în spirală: Foi plate înfășurate în jurul unui tub. Hrana se deplasează în spirală pe suprafață. Grosime mare a ambalajului, tipică în industrie.
• Placă și cadru: Foi de nivel împărțite de plăci. Alimentarea se deplasează între plăci. Utilizat pentru lichide vâscoase sau acces ușor.
• Tubular: Membrane în interiorul unor tuburi mai mari. Alimentele curg prin tuburi. Mult mai puțin predispuse la înfundare, adecvate pentru solide mari, densitate redusă a ambalajului. Membranele ceramice sunt de obicei tubulare sau în formă de foiță.

Opțiunea de aranjare se bazează pe caracteristicile furajului, cerințele privind grosimea ambalajului, simplitatea curățării și prețul.

Cum este sistemul industrial uf Principiile de dispunere și parametrii operaționali?

Dispunerea și procedura sistemului sunt esențiale pentru eficiență, controlul murdăririi și eficacitate.

Arhitecturi de sistem: Dead-End vs. Cross-Flow

Sistemele UF utilizează purificarea la capătul mort sau cu flux încrucișat, bazându-se pe materia solidă de alimentare.

• Purificare fără ieșire: Alimentele curg perpendicular pe membrană. Substanțele reținute se acumulează la suprafață, formând un strat de tort.
• Avantaje: Mai ușor, energie redusă, vindecare mai bună a apei, impact mai mic.
• Dezavantaje: Predispune la murdărire rapidă cu un conținut ridicat de solide, ceea ce reprezintă o provocare pentru controlul murdăririi. Substanțele murdare se depun în interiorul porilor.
• Aplicații: Fluide cu conținut redus de substanțe solide (apă pretratată, unele ape cu consum de alcool).
• Filtrare cu flux încrucișat: Alimentele circulă tangențial prin stratul membranei. Presiunile de forfecare îndepărtează fragmentele, minimizând stratul de tort și polarizarea focarului. Separă furajul în penetrat și concentrat.
• Avantaje: Gestionarea mult mai bună a murdăririi, adecvată pentru solide mai mari, performanță constantă. Distribuție mai bună a debitului.
• Dezavantaje: Energie mai mare pentru recirculare, recuperare mai redusă a apei (ca urmare a fluxului de concentrare).
• Aplicații: Aplicarea mai intensă a solidelor în suspensie sau atunci când este necesar un flux regulat (industrial, ape reziduale).

Monitorizarea murdăriei de suprafață a fluxului încrucișat este adesea aleasă pentru alimentările dificile.

Parametrii operaționali

Specificațiile secrete care afectează performanța, fluxul, respingerea și murdărirea includ Frecvența impulsurilor din spate, VRF, timpul de funcționare, rata fluxului încrucișat și TMP.

• Presiunea transmembranară (TMP): Presiunea de antrenare. Diferența de presiune de-a lungul membranei. O TMP mai mare îmbunătățește schimbarea, dar poate transporta murdăria, crește polarizarea și crea murdărie/deteriorări permanente.TMP este vitală; dispozitivele de optimizare ajută la maximizarea schimbării. Este cel mai important aspect dintre cele 5 examinate.
• Prețul fluxului (Flux): Cantitatea de permeat per locație a stratului de membrană per timp (L/m ²/ h sau LMH). Arată productivitate. Schimbul ridicat este fezabil la presiune scăzută, dar crește riscul de murdărire.
• Viteza fluxului transversal (sisteme cu flux transversal): Viteza de alimentare tangențială. O viteză mai mare sporește forfecarea, reducând polarizarea și stratul de turtă, minimizând murdărirea [11, 14] Necesită o putere de pompare mai mare. Mai puțin substanțială decât TMP/VRF, dar mai mare decât Back pulsing/Runtime.
• Nivelul temperaturii: Influențează vâscozitatea și solubilitatea. O temperatură mai ridicată reduce vâscozitatea, crescând modificarea. Poate afecta stabilitatea stratului membranei și biofouling-ul.
• Aspect de reducere a volumului (VRF): Rata de circulație a alimentării/prețul debitului de concentrat (flux încrucișat). Un VRF mai mare indică o penetrare și o concentrație mai mare a concentratului, ceea ce sporește polarizarea/încrustarea. Refuzul poate crește odată cu VRF ca urmare a unei murdăriri mai dense. VRF este al doilea cel mai important element după TMP.
• Timp de execuție: Durata procedurii între curățări. Adunarea murdăriei, scăderea fluxului sau creșterea TMP.
• Frecvența pulsațiilor din spate (unele sisteme): Necesită pătrunderea înapoi prin stratul de membrană pentru a îndepărta impuritățile. Eficacitatea diferă în funcție de poluanți/design. În unele cazuri, poate fi neinfluentă pentru calitatea penetrării.

Optimizarea parametrilor echilibrează fluxul/recuperarea cu reducerea murdăririi/energiei. Informațiile privind fluxul-presiunea ajută la înțelegerea murdăririi și la maximizarea acesteia. Proiectarea rezistenței în serie evaluează contribuțiile rezistenței (membrană, polarizare, murdărire).

Factor speculativ: Sistemele viitoare pot utiliza urmărirea în timp real a murdăririi și controlul predictiv pentru a ajusta în mod dinamic specificațiile (TMP, flux încrucișat, impulsuri de întoarcere) în funcție de calitatea murdăririi/alimentării, îmbunătățind astfel performanța, durata de viață și minimizând curățarea.

Ce aplicații ale sistemului de ultrafiltrare?

Substanțială în apa municipală și comercială:

• Apă potabilă: Filtrează apa municipală, eliminând bacteriile, virușii, protozoarele, solidele pentru securitate. Se poate schimba sedimentarea, filtrarea cu nisip, clorinarea.
• Ape reziduale industriale: Tratează apele reziduale pentru reutilizare, conservare, reducerea costurilor. Recuperarea componentelor, concentrarea coloranților, separarea ulei-apă, clarificarea fluidelor. Membranele ceramice tratează apele uleioase produse.
• Ape uzate municipale: Integrat direct în trenurile de tratare, înlocuind etapele standard. UF ceramic tratează apele reziduale pre-sedimentate.
• Pretratament: Tipic pentru RO/IX. Elimină solidele, coloizii, substanțele organice cu MW ridicat, protejând membranele din aval și prelungind durata de viață. Scade SDI pentru alimentarea RO.