ระบบอัลตราฟิลเตรชัน UF สำหรับอุตสาหกรรมแบบกำหนดเอง

ผู้นำของคุณ ผู้ผลิตระบบอัลตราฟิลเตรชันอุตสาหกรรม

 อัลตราฟิลเตรชัน UF คืออะไร?

อัลตราฟิลเตรชัน (UF) เป็นกระบวนการแยกชั้นด้วยเยื่อกรองที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดัน ซึ่งอยู่ระหว่างกระบวนการไมโครฟิลเตรชันและนาโนฟิลเตรชัน (NF)มันแบ่งแยกชิ้นส่วนและสารละลายที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงออกจากของเหลวโดยส่วนใหญ่ผ่านการคัดกรองตามขนาด UF มีความสำคัญอย่างยิ่งในหลายการใช้งานเชิงพาณิชย์และเทศบาล โดยให้ประโยชน์เหนือกว่าเทคนิคดั้งเดิมเช่นการตกตะกอนหรือการกรองด้วยทราย ระบบ UF สามารถกำจัดของแข็งแขวนลอย คอลลอยด์ โมเลกุลขนาดใหญ่ เชื้อโรค และไวรัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ คุณภาพน้ำ และประสิทธิภาพของกระบวนการ.

การแบ่งอุปกรณ์และขนาดรูพรุนของระบบ UF อุตสาหกรรมเป็นอย่างไร?

หลักการสำคัญของ UF คือ การแยกขนาด. เยื่อกึ่งซึมผ่านได้ช่วยให้ตัวทำละลายและโมเลกุลที่ละลายในขนาดที่เล็กกว่า (ซึมผ่าน) ผ่านไปได้ ในขณะที่รักษาชิ้นส่วนที่ใหญ่กว่าและสารละลาย (เข้มข้น) ไว้ นี่ถูกขับเคลื่อนโดย ความเครียดข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ (TMP) ตลอดชั้นเยื่อกรอง ต่างจากระบบรีเวิร์สออสโมซิส (RO) UF ทำงานที่ความดันต่ำ (1-10 บาร์) เนื่องจากแรงดันออสโมติกมีน้อยมากสำหรับสปีชีส์ที่เก็บไว้.

ขนาดรูพรุนของชั้นเยื่อ UF มีตั้งแต่ 0.01 ถึง 0.1 ไมโครเมตร (10 ถึง 100 นาโนเมตร). อาร์เรย์นี้รักษาไว้อย่างมีประสิทธิภาพ:

• สารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง, คอลลอยด์, โพลิเมอร์, มาโครโมเลกุล, โปรตีนที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพ. จุลินทรีย์, การติดเชื้อ, โปรโตซัว.กรดไขมัน, ของแขวนลอย. ชั้นเมมเบรน UF มีลักษณะเฉพาะโดย ค่าตัดโมเลกุล (MWCO) ในดาลตัน (Da) แสดงน้ำหนักโมเลกุลที่สารละลายจะถูกกักเก็บไว้เป็นหลัก (โดยทั่วไป > 90% การปฏิเสธ) เมมเบรน UF มักจะรักษาผลิตภัณฑ์จาก 1,000 ถึง 1,000,000 Da.

สารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า MWCO และขนาดรูพรุนอย่างมากจะผ่านได้ ซึ่งประกอบด้วย:

• สารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ไอออน (เกลือ, แคลเซียม, แมกนีเซียม, คลอไรด์, ซัลเฟต), เกลือ, แร่ธาตุ. UF สามารถแยกโมเลกุลที่มีความแตกต่างในขนาดอย่างน้อยหนึ่งลำดับได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความสามารถในการซึมผ่านของชั้นเมมเบรนยังสามารถได้รับผลกระทบจากคุณสมบัติของกระแสป้อนเข้าได้อีกด้วย.

ประเภทของเมมเบรน, ผลิตภัณฑ์, และการกำหนดค่าของส่วนประกอบ

ชั้นเมมเบรน UF มีให้เลือกหลายประเภทและวัสดุ ซึ่งแต่ละประเภทได้รับการออกแบบให้เหมาะสมกับการใช้งานที่แตกต่างกัน.

ผลิตภัณฑ์เมมเบรน

ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นโพลิเมอร์ (อินทรีย์) หรือเซรามิก (ไม่ใช่ธรรมชาติ).

• เมมเบรนโพลิเมอร์ พบได้บ่อยที่สุดเนื่องจากราคาต่ำกว่าและการผลิตที่ง่ายกว่า ตัวอย่าง: PS, PES, PVDF.
• คุณสมบัติ: การเปลี่ยนแปลงของน้ำที่ซึมผ่านได้มากขึ้น, มีความหลากหลายมากขึ้น, ช่วงขนาดรูพรุนกว้างขึ้น.
• ข้อดี: ค่าใช้จ่ายด้านทรัพยากรต่ำ เหมาะสำหรับขนาดใหญ่ โดยทั่วไปมีแนวโน้มที่จะเกิดการปนเปื้อนน้อย สูตรที่ได้รับการปรับปรุงช่วยเพิ่มความเสถียรและอายุการใช้งาน.
• ข้อจำกัด: ไวต่อการเสื่อมสภาพทางเคมี/ความร้อน และความกังวลทางกลไก อายุการใช้งานสั้นกว่าเซรามิก.
• เมมเบรนเซรามิก: ผลิตจากออกไซด์ของเหล็ก (อะลูมินา, เซอร์โคเนีย, ไทเทเนีย, ซิลิคอนคาร์ไบด์).
• ลักษณะ: ความปลอดภัยทางกล, ความร้อน, เคมีสูง. ทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง, อายุการใช้งานยาวนาน (10-20 ปีขึ้นไป).
• ข้อดี: ความทนทาน, ความต้านทานต่อการทำความสะอาดที่รุนแรง, อายุการใช้งานยาวนานขึ้น. ใช้ในพื้นที่ที่ต้องการ: น้ำดื่ม, อาหาร/นม, เคมี, น้ำเสีย (รวมถึงน้ำที่มีน้ำมัน).
• ข้อจำกัด: ค่าใช้จ่ายในการผลิต/ทุนที่สูงขึ้น อาจมีฟลักซ์และความยืดหยุ่นลดลง ตารางขนาดรูพรุนกำลังได้รับการปรับปรุง.

ช่องว่างด้านต้นทุนกำลังแคบลง แม้ว่าวัสดุโพลิเมอร์จะมีราคาต่ำกว่าในระยะแรก แต่ความทนทานและอายุการใช้งานที่ยาวนานของเซรามิกอาจทำให้ต้นทุนตลอดอายุการใช้งานต่ำกว่า ดินเหนียวถูกค้นพบว่าเป็นวัสดุเซรามิกที่มีต้นทุนต่ำ.

การกำหนดค่าโมดูล

ชั้นเยื่อถูกประกอบเข้าด้วยกันเป็นองค์ประกอบเพื่อความหนาแน่นสูงในตำแหน่งที่ต้องการและประสิทธิภาพการไหล:

• เส้นใยกลวง: กลุ่มท่อขนาดเล็ก นำกระแสภายในหรือภายนอกเส้นใย ความหนาแน่นในการบรรจุสูง มักใช้ในน้ำ/น้ำเสีย.
• การบาดเจ็บแบบเกลียว แผ่นผ้าแบนพันรอบท่อ การป้อนเคลื่อนที่เป็นเกลียวข้ามพื้นผิว ความหนาของบรรจุภัณฑ์สูง เป็นลักษณะทั่วไปในอุตสาหกรรม.
• แผ่นและกรอบ แผ่นระดับแบ่งตามแผ่นเพลท การป้อนจะเคลื่อนที่ระหว่างแผ่นเพลท ใช้สำหรับของเหลวที่มีความหนืดหรือต้องการการเข้าถึงที่สะดวก.
• ท่อ: เยื่อหุ้มภายในท่อขนาดใหญ่กว่า. ของเหลวไหลผ่านท่อ. มีความไวต่อการอุดตันน้อยมาก, เหมาะสำหรับของแข็งสูง, ความหนาแน่นของบรรจุภัณฑ์ลดลง. เยื่อเซรามิกมักเป็นรูปทรงท่อหรือแผ่นระดับ.

ตัวเลือกการจัดเรียงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของฟีด ความต้องการความหนาของบรรจุภัณฑ์ ความง่ายในการทำความสะอาด และราคา.

หลักการวางผังระบบยูเอฟอุตสาหกรรมและพารามิเตอร์การดำเนินงานเป็นอย่างไร?

การจัดวางระบบและขั้นตอนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพ การควบคุมการเกิดคราบ และการทำงานอย่างมีประสิทธิผล.

สถาปัตยกรรมระบบ: แบบตันกับแบบไหลข้าม

ระบบ UF ใช้การฟอกแบบทางตันหรือแบบไหลข้าม โดยอาศัยวัสดุของแข็งที่ป้อนเข้าไป.

• การฟอกที่ไร้ทางออก กระแสอาหารไหลในแนวตั้งฉากกับเยื่อเมมเบรน สารที่ตกค้างจะสะสมบนพื้นผิวและก่อตัวเป็นชั้นเค้ก.
• ข้อดี: ง่ายขึ้น, ใช้พลังงานน้อยลง, การบำบัดด้วยน้ำมากขึ้น, ผลกระทบขนาดเล็กลง.
• ข้อเสีย: มีแนวโน้มที่จะเกิดการอุดตันอย่างรวดเร็วเมื่อมีของแข็งสูง ทำให้การควบคุมการอุดตันเป็นเรื่องท้าทาย สารที่ทำให้เกิดการอุดตันจะสะสมอยู่ภายในรูพรุน.
• การใช้งาน: ของเหลวที่มีของแข็งลดลง (น้ำที่ผ่านการบำบัดเบื้องต้นแล้ว, น้ำที่ใช้ในการบริโภคแอลกอฮอล์บางส่วน).
• การกรองแบบไหลข้าม การหมุนเวียนของวัตถุดิบไหลผ่านเยื่อเมมเบรนในแนวสัมผัส แรงเฉือนจะเคลื่อนย้ายเศษส่วนออกไป ลดการสะสมของชั้นเค้กและลดการเกิดโพลาไรเซชันเฉพาะจุด วัตถุดิบที่แยกออกจะไหลเข้าสู่ส่วนที่แทรกซึมและส่วนที่เข้มข้น.
• ข้อดี: การจัดการการอุดตันที่ดีขึ้นมาก เหมาะสำหรับของแข็งในปริมาณสูง ประสิทธิภาพคงที่ การกระจายการไหลที่ดีขึ้น.
• ข้อเสีย: พลังงานที่มากขึ้นสำหรับการหมุนเวียนใหม่, การกู้คืนน้ำที่ต่ำลง (เป็นผลมาจากกระแสโฟกัส).
• การใช้งาน: ใช้เมื่อต้องการกักเก็บของแข็งมากขึ้นหรือเมื่อจำเป็นต้องใช้ฟลักซ์ปกติ (อุตสาหกรรม, น้ำเสีย).

การตรวจสอบการปนเปื้อนบนพื้นผิวของ Cross-flow มักถูกเลือกใช้สำหรับของเหลวป้อนเข้าที่ยาก.

พารามิเตอร์การปฏิบัติการ

ข้อมูลจำเพาะที่เป็นความลับซึ่งมีผลต่อประสิทธิภาพ, กระแสไหล, การถูกปฏิเสธ, และการเกิดคราบสกปรก ได้แก่ ความถี่การพัลส์ย้อนกลับ, VRF, เวลาทำงาน, อัตราการไหลข้าม, และ TMP.

• ความดันผ่านเยื่อหุ้ม (TMP): แรงดันขับเคลื่อน ความแตกต่างของแรงดันตลอดเยื่อเมมเบรน TMP ที่สูงขึ้นช่วยเพิ่มการเปลี่ยนแปลงแต่สามารถเคลื่อนย้ายสิ่งสกปรก เพิ่มการแยกขั้ว และก่อให้เกิดการอุดตันหรือความเสียหายถาวร TMP มีความสำคัญอย่างยิ่ง อุปกรณ์เพิ่มประสิทธิภาพช่วยเพิ่มการเปลี่ยนแปลงให้สูงสุด เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในบรรดา 5 ปัจจัยที่ศึกษา.
• ราคาการไหล (ฟลักซ์): ปริมาณน้ำที่ซึมผ่านต่อตำแหน่งชั้นเยื่อต่อเวลา (ลิตร/ตารางเมตร²/ชั่วโมง หรือ ลิตร/ตารางเมตร²/ชั่วโมง) แสดงถึงผลผลิต การเปลี่ยนแปลงสูงเป็นไปได้ที่ความดันต่ำ แต่เพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดคราบสกปรก.
• ความเร็วการไหลข้าม (ระบบไหลข้าม): ความเร็วป้อนแบบเฉียง. อัตราที่สูงขึ้นช่วยเพิ่มการเฉือน ลดการโพลาไรซ์และชั้นเค้ก ลดการเกิดคราบสกปรก [11, 14] ต้องการกำลังปั๊มมากขึ้น. น้อยกว่า TMP/VRF แต่มากกว่าการสลับการปั๊มย้อนกลับ/การทำงานต่อเนื่อง.
• ระดับอุณหภูมิ: ผลกระทบต่อความหนืดและความสามารถในการละลาย. อุณหภูมิที่สูงขึ้นลดความหนืด, เพิ่มการเปลี่ยนแปลง. อาจกระทบต่อความเสถียรของชั้นเมมเบรนและการเกิดคราบชีวภาพ.
• การลดปริมาณ (VRF): อัตราการหมุนเวียนของสารให้อาหาร/อัตราการไหลของสารเข้มข้น (การไหลข้าม) ค่า VRF ที่สูงขึ้นบ่งชี้ถึงการแทรกซึมที่มากขึ้นแต่ความเข้มข้นของสารเข้มข้นสูงขึ้นด้วย ซึ่งช่วยเพิ่มการแยกขั้ว/การอุดตัน การปฏิเสธสามารถเพิ่มขึ้นเมื่อ VRF สูงขึ้นเนื่องจากการอุดตันที่หนาแน่นขึ้น VRF เป็นปัจจัยที่สำคัญเป็นอันดับสองรองจาก TMP.
• เวลาทำงาน: ระยะเวลาของกระบวนการระหว่างการทำความสะอาด สิ่งสกปรกสะสม ลดการไหล หรือเพิ่ม TMP.
• ความถี่การพัลส์กลับ (บางระบบ): การเจาะทะลุกลับผ่านชั้นเยื่อเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อน ประสิทธิภาพจะแตกต่างกันไปตามชนิดของสิ่งปนเปื้อน/การออกแบบ อาจไม่มีผลต่อคุณภาพการเจาะทะลุในบางกรณี.

การปรับค่าพารามิเตอร์ให้เหมาะสมจะสร้างสมดุลระหว่างอัตราการไหล/การกู้คืนกับการลดการอุดตัน/การใช้พลังงาน ข้อมูลเกี่ยวกับแรงดัน/อัตราการไหลช่วยในการทำความเข้าใจการอุดตันและเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด การออกแบบแบบต้านทานอนุกรมจะประเมินการมีส่วนร่วมของความต้านทาน (เมมเบรน, การโพลาไรซ์, การอุดตัน).

ปัจจัยคาดการณ์: ระบบในอนาคตอาจใช้การติดตามการเกิดคราบสกปรกแบบเรียลไทม์และการควบคุมเชิงคาดการณ์เพื่อปรับแต่งข้อกำหนด (TMP, การไหลข้าม, การพ่นย้อนกลับ) แบบไดนามิกตามคุณภาพของคราบสกปรก/คุณภาพของสารป้อน ซึ่งอาจช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และลดการทำความสะอาดให้น้อยลง.

การประยุกต์ใช้ระบบอัลตราฟิลเตรชันมีอะไรบ้าง?

มีอยู่มากในน้ำประปาและน้ำเพื่อการพาณิชย์

• น้ำดื่ม: กรองน้ำประปา กำจัดแบคทีเรีย ไวรัส ปรสิต และของแข็ง เพื่อความปลอดภัย สามารถเปลี่ยนการตกตะกอน การกรองทราย และการเติมคลอรีน.
• น้ำเสียจากอุตสาหกรรม: บำบัดน้ำเสียเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่, การอนุรักษ์, ลดต้นทุน. รีคัปเปอร์ส่วนประกอบ, รวบรวมสี, แยกน้ำมัน-น้ำ, ทำให้ของเหลวใส. เมมเบรนเซรามิกบำบัดน้ำเสียที่มีน้ำมัน.
• น้ำเสียจากเทศบาล: ผสานเข้ากับกระบวนการบำบัดโดยตรง แทนที่ขั้นตอนมาตรฐาน ระบบเซรามิก UF ทำการบำบัดน้ำเสียที่ผ่านการตกตะกอนเบื้องต้นแล้ว.
• การเตรียมก่อนการรักษา: เป็นลักษณะทั่วไปสำหรับ RO/IX. ขจัดของแข็ง, คอลลอยด์, สารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง, ปกป้องเมมเบรนปลายน้ำ และยืดอายุการใช้งาน. ลดค่า SDI สำหรับน้ำป้อน RO.