Промышленные ультрафильтрационные UF-системы

Ваш ведущий производитель промышленных систем ультрафильтрации

 Что такое ультрафильтрация UF?

Ультрафильтрация (UF) - это процесс разделения слоев мембран под давлением, занимающий промежуточное положение между микрофильтрацией и нанофильтрацией (NF). Он отделяет фрагменты и высокомолекулярные растворители от жидкостей в основном путем исключения размеров. UF играет важную роль в многочисленных коммерческих и муниципальных целях, предлагая преимущества перед традиционными методами, такими как осаждение или фильтрация песка. UF-системы эффективно удаляют взвешенные твердые частицы, коллоиды, макромолекулы, микроорганизмы и вирусы, повышая чистоту продуктов, качество воды и производительность процедур.

Как устроено разделительное устройство и размер пор в промышленной UF-системе?

Основной принцип UF заключается в следующем исключение размеров. Полупроницаемая мембрана пропускает растворитель и растворенные молекулы меньшего размера (проникают), сохраняя при этом более крупные частицы и растворители (концентрируются). Это происходит благодаря трансмембранный стресс (ТМП) по всему слою мембраны. В отличие от обратного осмоса (RO), UF работает при низких давлениях (1-10 бар), так как осмотическое напряжение незначительно для содержащегося вида.

Размеры пор слоя UF-мембраны варьируются от От 0,01 до 0,1 микрометра (от 10 до 100 нм). Этот массив эффективно поддерживает:

• Высокомолекулярные соединения, коллоиды, полимеры, макромолекулы, здоровые белки. Микроорганизмы, инфекции, простейшие.Жирные кислоты, взвешенные вещества. Слои мембраны UF характеризуются Отсечение молекулярной массы (MWCO) В далтонах (Da), показывающих молекулярную массу, выше которой растворители в основном удерживаются (обычно > 90% отбраковки). UF мембраны обычно удерживают продукты от 1,000 до 1,000,000 Da.

Вещества, значительно ниже MWCO и размера пор, состоящие из:

• Низкомолекулярная органика. Ионы (соли, кальций, магний, хлорид, сульфат), соли, минералы. UF успешно разделяет молекулы, различающиеся по размеру минимум на порядок. Проницаемость мембранного слоя может дополнительно зависеть от свойств исходного потока.

Типы мембран, продукты и конфигурации компонентов

Мембранные слои UF выпускаются различных типов и материалов, каждый из которых подходит для разных областей применения.

Мембранные изделия

Изделия в основном полимерные (органические) или керамические (не натуральные).

• Полимерные мембраны: Наиболее распространены из-за низкой цены и простоты изготовления. Примеры: PS, PES, PVDF.
• Качества: Более высокое изменение пермеата, еще большая универсальность, более широкий диапазон размеров пор.
• Преимущества: Низкие затраты ресурсов, идеальное решение для больших масштабов, как правило, менее склонны к образованию отложений. Улучшенные формулы повышают стабильность и срок службы.
• Ограничения: Подвержены химическому/термическому разрушению и механическим воздействиям. Более короткий срок службы по сравнению с керамикой.
• Керамические мембраны: Изготовлены из стальных оксидов (глинозем, цирконий, титания, SiC).
• Характеристики: Высокая механическая, термическая, химическая безопасность. Выдерживают суровые условия эксплуатации, имеют более длительный срок службы (10-20+ лет).
• Преимущества: Прочность, устойчивость к грубой очистке, увеличенный срок службы. Находят применение в востребованных областях: питьевая вода, пищевая/молочная, химическая, сточные воды (в том числе маслянистые).
• Ограничения: Более высокие производственные/капитальные затраты. Может быть снижена текучесть и гибкость. Улучшается график размеров пор.

Промежуток между стоимостью и ценой сужается. В то время как полимерные материалы имеют более низкую цену на начальном этапе, прочность и долговечность керамики может означать более низкую стоимость жизненного цикла. В качестве недорогого керамического материала была обнаружена глина.

Конфигурации модулей

Слои мембраны соединяются в компоненты, обеспечивающие высокую толщину и эффективность потока:

• Полое волокно: Пучки тонких трубок. Потоки питания внутри или снаружи волокон. Высокая плотность упаковки, обычно в воде/сточных водах.
• Спиральная травма: Плоские листы, намотанные на трубку. Подача происходит спирально по всей площади поверхности. Высокая толщина упаковки, типичная для промышленного производства.
• Пластина и рама: Выравнивание листов, разделенных пластинами. Подача перемещается между листами. Используется для вязких жидкостей или для легкого доступа.
• Трубчатый: Мембраны внутри больших трубок. Подача сырья осуществляется по трубкам. Гораздо меньше подвержены засорению, подходят для большого количества твердых частиц, снижают плотность упаковки. Керамические мембраны, как правило, трубчатые или листовые.

Вариант компоновки зависит от особенностей корма, требований к толщине упаковки, простоты очистки и цены.

Как устроена промышленная система uf Принципы компоновки и эксплуатационные параметры?

Схема и порядок работы системы имеют решающее значение для эффективности, борьбы с отложениями и результативности.

Системные архитектуры: Тупиковые и перекрестные потоки

UF-системы используют тупиковую или перекрестную очистку, зависящую от содержания твердых частиц в исходном материале.

• Тупиковая очистка: Корм поступает перпендикулярно мембране. Оставшиеся вещества накапливаются на поверхности, образуя слой коржа.
• Преимущества: Легче, меньше энергии, больше воды, меньше воздействия.
• Недостатки: Склонны к быстрому обрастанию при высоком содержании твердых частиц, что затрудняет борьбу с обрастанием. Загрязняющие вещества откладываются внутри пор.
• Приложения: Жидкости с пониженным содержанием твердых частиц (предварительно очищенная вода, вода, потребляющая некоторые виды спирта).
• Перекрестная фильтрация: Питание циркулирует по касательной к слою мембраны. Давление сдвига перемещает фрагменты, минимизируя слой кека и поляризацию фокуса. Разделение сырья на пенетрат и концентрат.
• Преимущества: Гораздо лучше справляется с отложениями, подходит для работы с большим количеством твердых частиц, постоянная производительность. Лучшее распределение потока.
• Недостатки: Больше энергии на рециркуляцию, меньше рекуперация воды (в результате фокусировки потока).
• Приложения: Больше задерживает твердые частицы или когда требуется регулярное использование флюса (промышленные, сточные воды).

Мониторинг поверхностного обрастания в системе Cross Flow часто выбирают для сложных потоков.

Операционные параметры

К секретным характеристикам, влияющим на производительность, поток, отбраковку и образование нагара, относятся частота обратной пульсации, VRF, время работы, скорость поперечного потока и TMP.

• Трансмембранное давление (ТМД): Движущее давление. Разница давлений в мембране. Более высокое TMP увеличивает изменение, но может переносить загрязняющие вещества, увеличивать поляризацию и создавать постоянное загрязнение/повреждение. TMP является жизненно важным; устройства оптимизации помогают максимизировать изменение. Это самый важный аспект из 5 рассмотренных.
• Цена потока (Flux): Количество пермеата на одно место мембранного слоя в единицу времени (л/м²/ч или LMH). Показывает производительность. Высокое изменение возможно при низком давлении. но при этом повышается риск образования отложений.
• Скорость поперечного потока (системы поперечного потока): Тангенциальная скорость подачи. Большая скорость увеличивает сдвиг, снижая поляризацию и слой кека, минимизируя образование отложений [11, 14] Требуется большая мощность насоса. Меньше, чем TMP/VRF, но больше, чем Back pulsing/Runtime.
• Уровень температуры: Влияет на вязкость и растворимость. Повышение температуры снижает вязкость, увеличивая ее изменение. Может влиять на стабильность мембранного слоя и биообрастание.
• Аспект уменьшения объема (VRF): Скорость циркуляции сырья/цена потока концентрата (перекрестный поток). Увеличение VRF означает еще большее проникновение, но при этом большую концентрацию концентрата, что усиливает поляризацию/обрастание. Отрицание может увеличиваться при увеличении VRF в результате более плотного обрастания. VRF является вторым по значимости элементом после TMP.
• Время выполнения: Продолжительность процедуры между очистками. Засорение собирается, снижая поток или увеличивая TMP.
• Частота обратного пульсирования (некоторые системы): Требуется проникновение через слой мембраны для удаления загрязняющих веществ. Эффективность зависит от загрязнителя/конструкции. В некоторых случаях может не влиять на качество проникновения.

Оптимизация параметров позволяет сбалансировать поток/восстановление с уменьшением обрастания/энергии. Информация о потоке и давлении помогает понять, что такое обрастание, и добиться максимального эффекта. Сопротивление в серии оценивает вклад сопротивления (мембрана, поляризация, загрязнение).

Спекулятивный фактор: Будущие системы могут использовать отслеживание загрязнений в реальном времени и предиктивное управление для динамической регулировки характеристик (TMP, перекрестный поток, обратная пульсация) в зависимости от загрязнений/качества сырья, что, возможно, повысит производительность, срок службы и минимизирует очистку.

В каких областях применяется система ультрафильтрации?

Значительное количество в муниципальной и коммерческой воде:

• Питьевая вода: Фильтрует городскую воду, устраняя бактерии, вирусы, простейшие, твердые частицы для обеспечения безопасности. Может заменять отстаивание, песчаную фильтрацию, хлорирование.
• Промышленные сточные воды: Очистка сточных вод для повторного использования, сохранения, снижения затрат. Восстанавливает компоненты, концентрирует красители, разделяет нефть и воду, осветляет жидкости. Керамические мембраны очищают нефтесодержащие пластовые воды.
• Городские сточные воды: Встраивается прямо в технологические линии очистки, заменяя стандартные этапы. Керамический UF обрабатывает предварительно отстоявшиеся сточные воды.
• Предварительная обработка: Обычно используется для обратного осмоса/IX. Устраняет твердые частицы, коллоиды, органику с высоким содержанием MW, защищая мембраны и продлевая срок их службы. Снижает SDI для сырья для обратного осмоса.