Yhteenveto kuuden membraanitekniikan sovelluksista vedenkäsittelyssä

Kalvokäsittely viittaa yleensä membraanin erotustekniikkaan, menetelmään, joka on suunniteltu erottamaan sekoitetut näytteet, jotka sisältävät erilaisia ​​komponentteja biologisten kalvojen selektiivisen läpäisevyyden periaatteen perusteella. Erottelussa käytetyt kalvot ovat korkeat - molekyyli - Painopolymeerit, jotka on suunniteltu ja syntetisoitu tietyn sovelluksen mukaan, ja erotettava sekoitettu näyte voi olla nestemäinen tai kaasu.

Eteenpäin suuntautuvan osmoosin periaate (FO)

Puolilaakattava kalvo, joka on läpäisevä vain liuottimelle, mutta ei liuenneen aineen suhteen, erottaa liuottimen ja liuotteen. Osmoottisen paineen vaikutuksesta liuotinmolekyylit kulkevat spontaanisti kalvon läpi liuotinpuolelta liuospuolelle. Tämä on osmoosin ilmiö, joka tunnetaan myös nimellä "eteenpäin osmoosi".

Kello 1. Meriveden suolanpoisto

FO: n levitys meriveden suolanpoistossa on yksi laajimmin tutkituista alueista. Varhaisen sovelluksen tutkimusta löytyi ensisijaisesti muutamassa patentissa, mutta nämä tutkimukset olivat suurelta osin epäkypsät ja niistä puuttuivat korkea toteutettavuus.

2. teollisuuden jäteveden hoito

Varhaiset tutkimukset kertoivat FO -kalvojen käytön alhaisen - pitoisuuden raskasmetallin jäteveden käsittelemiseen. Käytetyn RO (käänteisosmoosi) kalvojen ja vuon nopean laskun vakavan likaantumisen vuoksi tätä tutkimusta ei kuitenkaan tutkittu tarkemmin.

3. Leachaattihoito

Coffin Butte-kaatopaikka Corvallisissa, Oregonissa, Yhdysvalloissa, tuottaa (2-4) × 104 m3 suotoilua vuodessa. Maankäytön veden laatustandardien täyttämiseksi jätevesien TDS on pelkistettävä alle 100 mg/l.

Käänteisosmoosin periaate (RO)

Käänteisosmoosi on paine - ohjattu kalvon erotusprosessi. Käänteisen osmoottisen paineen aiheuttamiseksi vesipumppu kohdistaa painetta suolaliuokseen tai jäteveteen, ylittäen luonnollisen osmoottisen paineen ja kalvovastuksen. Tämä paine antaa veden kulkea kalvon läpi, kun taas veden liuennetut suolat ja epäpuhtaudet ovat loukussa toisella puolella.

1. Yleiset sovellukset vedenkäsittelyssä

Vesi on välttämätön materiaalivaatimus ihmisen selviytymiselle ja tuotannosta. Makean veden resurssien lisääntyvän niukkuuden vuoksi käänteisosmoosin vedenkäsittelylaitosten kapasiteetti on saavuttanut miljoonia tonnia päivässä.

2. Hakemus kunnallisessa jätevedessä

Tällä hetkellä käänteisosmoosikalvojen soveltaminen kunnan jäteveden pitkälle edenneeseen käsittelyyn, etenkin sekundaarisen jätevesien uudelleenkäytössä ja viemärivalmistuslaitoksista saatu vettä, on saanut merkittävää huomiota.

3. Heavy metal -jäteveden hoidossa levitys

Raskasmetalli -ioneja sisältäviä jätevettä koskevia tavanomaisia ​​hoitomenetelmiä ovat vain pilaantumisen siirtomenetelmiä, muuttamalla jäteveteen liuenneen raskasmetallien saostumiksi tai helpommin käsiteltyihin muodoihin. Lopullinen hävitys on usein kaatopaikka, mutta raskasmetallien aiheuttama toissijainen pilaantuminen pohjaveteen ja pintaveteen on edelleen pitkä - termi uhka.

4. Sovellus öljyisessä jätevedessä

Rasvainen jätevesi on suuri ja laajalle levinnyt teollisuusjätevesi. Jos se erotetaan suoraan vesistöihin, se muodostaa pinnalle öljykalvon, joka estää hapen liukenemista, mikä johtaa hapen ehtymiseen, biohajoamiseen, virheellisiin hajuihin ja vakavaan ekologiseen pilaantumiseen. Öljykenttä tuotti vettä, jonka öljypitoisuus oli 3,5 mg/l ja kokonais orgaaninen hiili (TOC), joka on 16–23 mg/l, käsitellään kattilan veden laatuun, ja sitten käsiteltyä vettä käytetään uudelleen kattilan syöttöveteen voimalaitoksissa.

Ulkomailleja ja mikrofiltraation (MF) perusperiaatteet (UF) ja mikrofiltraation (MF)

Ultrasuodatus ja mikrofiltraatio molemmat erilliset nestemäiset faasit staattisen paine -eron vaikutuksesta. Periaatteessa ei ole olennaista eroa; Molemmat ovat seula - perustuvat erotusprosessit. Tietyn paineen alla, kun sekoitettu liuos, joka sisältää korkeaa - molekyyliä - painoa ja matala - molekyyli -} painon liuennettavia aukkoja, virtaa kalvon, liuottimen ja alhaisen - molekyylien -}} -painon. Kalvo ja ne kerätään permeaattina. Korkea - molekyyli - painon liuentuotteet suurempia kuin kalvojen huokoset (kuten orgaaniset kolloidit) säilyy kalvolla ja otetaan talteen konsentraattina. Kalvojen erotusprosessit, jotka voivat säilyttää molekyylit, joiden molekyylipaino on välillä 500 - 10⁶, kutsutaan ultrasuodatukseksi; Kalvojen erotusprosesseja, jotka voivat säilyttää vain suurempia molekyylejä (jota usein kutsutaan dispergoituneiksi hiukkasiksi), kutsutaan mikrofiltraatioksi.

Ultrasuodatus- ja mikrofiltraatiokalvojen sovellukset

Ultrafiltraatio- ja mikrofiltraatiotekniikat voivat tehokkaasti poistaa hiukkasia, mukaan lukien mikro -organismit, kuten kryptosporidium ja giardia, bakteerit ja virukset. Desinfioinnin sivutuotteita voidaan myös vähentää vähentämällä desinfiointien sivutuotteiden prekursorien pitoisuutta ja rajoittamalla desinfiointiprosessin aikana tarvittavien hapettimien määrää. Orgaanisen aineen poistoaste vedessä on kuitenkin erittäin alhainen, vain alle 20%. Ultrasuodatuksella ja mikrofiltraatiolla on laaja valikoima sovelluksia, ja niitä voidaan mukauttaa erilaisten vesiominaisuuksien käsittelemiseksi.

Nanofiltraation (NF) kalvoteknologia

Nanofiltraation (NF) periaate

Nanofiltraatio (NF) on uusi molekyyli - mittakaavan kalvon erotustekniikka ja kuuma aihe kalvojen erotustutkimuksessa maailmanlaajuisesti. NF-kalvojen huokoskoot ovat yli 1 nm, tyypillisesti 1-2 nm. Heidän liuenneen aiheensa suorituskyky on RO: n ja UF -kalvojen välillä. RO -kalvoilla on korkea poistosuhde melkein kaikille liuenneille aineille, kun taas NF -kalvoilla on vain korkea poistosuhde tietyille liuenneille aineille. NF -kalvot voivat poistaa kalliita ja kolmiulotteisia ioneja, orgaanista ainetta, jonka MN on suurempi tai yhtä suuri kuin 200, samoin kuin mikro -organismit, kolloidit, lämpölähteet ja virukset. Nanofiltraatiokalvojen keskeinen ominaisuus on niiden luontainen varaus. Tämä on keskeinen syy heidän korkealle suolanpoistosuorituskykyyn erittäin alhaisissa paineissa (niinkin alhaiset kuin 0,5 MPa) ja kyvynsä poistaa epäorgaaniset suolat jopa useiden satojen molekyylipainon raja -arvoilla. Tämä on myös avaintekijä NF: n alhaisissa käyttökustannuksissa. NF sopii useisiin suolaisiin vesilähteisiin, ja veden käyttöaste on yleensä 75–85% ja 30–50% meriveden suolanpoistossa. Ei ole happamaa tai alkalista jäteveden purkamista.

1. Nanofiltraatiokalvojen levitys juomavedessä

Nanofiltraatio, jolla on alhainen käyttöpaine, on edullinen prosessi juomaveden valmistukseen ja syväpuhdistukseen.

Tällä hetkellä suurin osa kaupunkivesilähteistä on saastunut vaihtelevassa määrin, ja vesivarojen tavanomaisten vedenkäsittelyprosessien orgaanisten aineiden poistoaste on alhainen. Kloorin desinfiointi puolestaan ​​reagoi vedessä orgaanisen aineen kanssa halogenoitujen sivutuotteiden muodostamiseksi. A Four - Vuosi seuraa - UP -tutkimusta, kirjoittanut Peltier et ai. osoittivat, että nanoisuodatusjärjestelmän käyttö laski DOC -tasot vedessä keskimäärin 0,7 mgc/l ja jätevesien jäännösklooripitoisuus laski 0,35 mg/l: sta 0,1 mg/l. Viime kädessä trihalometaanien (THM) muodostuminen verkossa väheni 50% verrattuna nanoisuodatusjärjestelmän puuttumiseen. Lisäksi biohajoavan liuenneen orgaanisen hiilen (BCOD) väheneminen paransi tuotetun veden biologista stabiilisuutta.

Nanofiltraatiotekniikka voi poistaa useimmat ionit, kuten kalsiumia ja magnesiumia, joten suolanpoisto on sen yleisimmin käytetty sovellus. Kalvovedenkäsittelytekniikka on samanlainen kuin tavanomaiset kalkin pehmenemis- ja ioninvaihtoprosessit investointien, toiminnan, ylläpidon ja hinnan suhteen, mutta tarjoaa etuja, kuten lietteen - ilmainen käyttö, ei vaadita uudistamista, ripustettujen kiinteiden aineiden ja orgaanisten aineiden täydellistä poistoa, vähentyneitä avaruusvaatimuksia, mikä johtaa lukuisiin sovelluksiin. Nanofiltraatiota voidaan käyttää suoraan pohjaveden, pintaveden ja jätevesien pehmentämiseen, ja sitä voidaan käyttää myös esikäsittelynä käänteisosmoosille (RO), aurinkovoivan suolanpoistojärjestelmälle jne.

2. Nanofiltraatiokalvon levitys meriveden suolanpoistoon

Meriveden suolanpoisto viittaa meriveden suolanpoistoon, jonka suolapitoisuus on 35 000 mg/l, juomaveteen alle 500 mg/l.

3. Nanofiltraatiokalvon käyttö jäteveden käsittelyssä

(1) kotimainen jätevesi

Kotimaan jätevesi käsitellään yleensä biologisen hajoamisen ja kemiallisen hapettumisen yhdistelmällä, mutta käytetyn hapettimen määrä on liian suuri ja jäämiä on monia. Xue Gang et ai. Käytti mikro - flokkulaatiokuitukuitukuidun suodatuksen, ultrafiltraation ja nanofiltraation yhdistelmää pienen - asteikon testin suorittamiseksi hotellin uima -jätevedessä. Ultrasuodatuksen jätevesien veden laatu voi täyttää uudelleenkäyttövaatimukset hotellin wc: n huuhtelussa, viherryhmissä ja muissa yhteyksissä, ja nanofiltraation jätevesien veden laatu voi täyttää kotimaisen juomaveden (GB5749.85) terveysstandardit, ja sitä voidaan käyttää uudelleen hotellipesu-, uima- ja muihin yhteyksiin.

(2) Tekstiilit ja tulostaminen ja värjäys jätevesille

Tekstiilijäteveden sisältämiä väriaineita on vaikea poistaa biologisilla menetelmillä. Hassani tutki pitoisuuden, paineen, kokonaisliuotettujen kiinteiden aineiden ja epäorgaanisten suolapitoisuuden vaikutuksia happamien, aktiivisten, suorien ja dispersioiden väriaineiden vesipitoisten liuosten nanfiltraatiokalvojen retentiokykyyn.

(3) parkitusjätevesi

Tanneryjätevesi sisältää suuria pitoisuuksia orgaanista ainetta, sulfaattia ja kloridia. Jäteveden johtavuus peittausprosessissa saavuttaa 75 ms/cm. BES - Pia käyttää NF -tekniikkaa parkitusjäteveden kierrättämiseen. Korkea - -konsentraatiosulfaattikonsentraatti palautetaan pickling -osaan, kun taas kloridi -, joka sisältää vettä, palautetaan halkeamisrumpuun.

(4) Sähköpuhdistaminen jätevesi

Sähkökasvit tuottavat usein suuren määrän jätevettä. Huolimatta monimutkaisten käsittelyvaiheiden, kuten happamoitumisen, kemiallisen vieroitus, sedimentaation ja lietteen erottamisen, käytöstä tuotetulla vedellä on korkea suolapitoisuus, eikä sitä voida käyttää uudelleen.

(5) PAPERMING JÄLKEEN

Massa- ja paperiteollisuudessa prosessit, kuten homogenointi, valkaisu ja paperinvalmistus, vaativat suuren määrän vettä. (Semi -) Suljevesijärjestelmän saavuttaminen on paras tapa massan ja paperitehoiden säästämiseksi vettä ja vähentää päästöjä. Perinteisten aktivoitujen lieteprosessien tuottama vesi sisältää edelleen joitain värillisiä yhdisteitä, mikro -organismeja, vasta -aineita, pientä määrää biohajoavia aineita ja suspendoituneita kiinteitä aineita, mikä tekee siitä sopivan vain paperintuotannon pakkaamiseen eikä korkeamman - laadun tuotantoon. Lisäksi tämä prosessi ei voi vähentää epäorgaanisten suolojen sisältöä. Koyuncu vertasi kahden hoitoprosessin käytännöllisyyttä: vesi → nanofiltraatio ja paperinvalmistus jätevedet → aktivoitu liette → nanofiltraatio. Kokeet osoittivat, että vaikka näiden kahden menetelmän jätevesien laatu oli samanlainen, toinen menetelmä tuotti korkeamman vuon, jolloin jätevesi sopii käytettäväksi korkeassa - -luokan paperissa. Nanofiltraation jätevesi sisältää kuitenkin edelleen tietyn määrän monovalenttisia suoloja, mikä edellyttää alhaisen - paineen käänteisosmoosiyksikön lisäämistä näiden suolojen poistamiseksi kiertävän veden laadun varmistamiseksi.

Dialyysi (D) on prosessi, jolla liuenneita aineita kuljetetaan ylävirrasta membraanin alavirtaan niiden pitoisuusgradientin vaikutuksen alaisena.

Dialyysi oli ensimmäinen kalvon erotustekniikka, joka löydettiin ja tutkittiin. Luonnollisten järjestelmän rajoitusten vuoksi dialyysiprosessi on kuitenkin hidas, tehoton ja puuttuu selektiivisyyttä. Siksi dialyysiä käytetään ensisijaisesti alhaisen - molekyylin - painonkomponenttien poistamiseen liuoksista, jotka sisältävät useita liuenneita aineita. Esimerkiksi hemodialyysissä dialyysikalvo korvaa munuaisen poistamaan myrkylliset alhaiset - molekyyli - painomakomponentit, kuten urea, kreatiniini, fosfaatti ja virtsahappo, lievittäen potilaiden oireita munuaisten vajaatoiminnasta ja uremiasta.

Elektrodialyysi (ED) hyödyntää ioninvaihtokalvojen selektiivisyyttä anioneille ja kationille liuoksessa suoran virran sähkökentän vaikutuksen alaisena, käyttämällä potentiaalista eroa käyttövoimana erottamaan elektrolyyttit liuoksesta. Tämä mahdollistaa ratkaisujen pitoisuuden, suolanpoiston, hienostumisen ja puhdistamisen.

Johdanto kaksisuuntaisiin kalvoihin

Bipolaarinen kalvo (BPM) on uusi kalvo, tyypillisesti komposiitti -ioninvaihtokalvo, joka koostuu anioninvaihtokerroksesta ja kationinvaihtokerroksesta. Vaihtoehtoisesti kolmas kerros voidaan lisätä anionin ja kationinvaihtokerrosten väliin veden dissosiaation edistämiseksi, mikä johtaa kolmen - kerrosrakenteeseen, joka koostuu anioninvaihtokerroksesta, kationinvaihtokerroksesta ja välituotteen reaktiokerroksesta. DC -sähkökentän toiminnassa bipolaarinen kalvo dissosioi vettä, mikä tuottaa vastaavasti H+ ja OH - kationin ja anionikalvojen.

1. Fluorin käsittely -, joka sisältää jäteveden ja arvokkaan fluorin palautumisen

Fluorihiili- ja uraani (UF6) -teollisuudessa jätteen kaasu ja jätevesi sisältävät fluori- ja orgaanisia happoja massafraktioissa 50 - 500 × 10 - 6. Neutralointi kaliumhydroksidilla (KOH) tarvitaan tyypillisesti täydelliseen poistoon. Tuloksena oleva KF -liuos sisältää lukuisia raskasmetalleja (kuten uraania ja arseenia) ja radioaktiivisten aineiden vähäisiä määriä. CA (OH) 2 on reagoitava KF: n kanssa KOH: n uudistamiseksi ja liukenemattoman jätteen tuottamiseksi. Tämä menetelmä johtaa arvokkaan fluorin menettämiseen ja jättää käyttäjille ongelman radioaktiivisen CA (OH) 2 -jätteen hävittämiseksi. Bipolaarisen membraanin elektrodialyysitekniikkaa käyttämällä KF voidaan muuntaa suoraan HF: ksi ja KOH: ksi, paitsi korkean arvon fluorin hyödyntämisen lisäksi myös kalkin käytön välttäminen ja käsiteltävän jätejäännöksen vähentäminen.

2. Bipolaariset kalvot happo- ja emäksisten jätevesien puhdistamiseksi ja palautumiseksi

Teollisuustuotanto tuottaa suuren määrän happo- ja emäksistä jätevesiä, kuten ioninvaihtohartsien regeneraation jätevesi, pickling -jätevesi, lyijy - hapan akun jätevesi ja paperitehtaan jätevesi. Ympäristön pilaantumisen vähentämiseksi nämä jätevesien on suoritettava tarvittava hoito ennen vastuuvapautta, mutta tämä hoitoprosessi on monimutkainen ja kallis. Bipolaarinen kalvoelektrodialyysi tarjoaa tehokkaan ratkaisun näiden jätevesien käsittelemiseen. Vuonna 1986 kotimaani asensi yhdistetyn elektrodialyysin ja ioninvaihtojärjestelmän Zhejiangin post- ja televiestintätulostuslaitokseen kuparin - hoitamiseksi, joka sisälsi jätevettä. Käsitellyllä jätevedellä oli 100 mg/l kuparia ja sen pH oli 6-7, täyttäen vastuuvapauden vaatimukset.

3. Kotimainen jätevedenkäsittely

Kotimaan jätevesi käsitellään tyypillisesti biohajoamisen ja kemiallisen hapettumisen yhdistelmällä, mutta tämä johtaa usein suuriin hapettimiin ja tähteisiin. Nanofiltraatiovaiheen lisääminen näiden kahden prosessin väliin mahdollistaa pienet molekyylit (suhteellinen molekyylipaino<100) that can be degraded by microorganisms to pass through, while retaining larger molecules (relative molecular weight >100) se ei voi. Suuret molekyylit käsitellään kemiallisessa hapettimessa ennen biologista hajoamista. Tämä hyödyntää täysin biohajoavuutta, säilyttää hapettimen ja aktivoidun hiilen käytön ja vähentää lopullista jäännöstasoa.

4. Juomaveden puhdistus

Veden pilaantumisen lisääntyessä ihmiset ovat yhä huolestuneempia juomaveden laadusta. Kokeet ovat osoittaneet, että bipolaariset membraanin nano -ulottuvuus voi poistaa desinfioinnin aikana syntyneitä hieman myrkyllisiä sivutuotteita, jäljittää määriä rikkakasvien torjunta -aineita, torjunta -aineita, raskasmetalleja, luonnollista orgaanista ainetta, kovuutta, sulfaatteja ja nitraatteja. Se tarjoaa myös etuja, kuten korkea ja vakaa käsitellyt veden laadun, alhaisen kemiallisen käytön, minimaalisen lattiapinnan, energiansäästöt sekä hallinnan ja ylläpidon helppouden.

5. Heavy Metal - käsittely, joka sisältää jätevettä

Sähköplantointi- ja seostuotanto vaativat usein suuria määriä vettä huuhtelua varten. Tämä huuhteluvesi sisältää korkeat pitoisuudet raskasmetalleja, kuten nikkeliä, rautaa, kuparia ja sinkkiä. Jotta varmistetaan, että nämä raskasmetallit -, joka sisältää jätevedet täyttävät purkausvaatimukset, tyypillinen lähestymistapa on hoitaa ne poistamalla ne hydroksidin sademäärien kautta. Nanofiltraatiokalvoteknologian käyttö ei vain palauta yli 90% jätevedestä, puhdistaen sen, vaan myös keskittää raskasmetalli -ionipitoisuuden kymmenkertaisesti, mikä tekee tiivistetyistä raskasmetalleista arvokkaan kierrätykseen.

6. Elintarviketeollisuuden jäteveden hoito

N - p -yhdistelmäbipolaaristen nanofiltraation kalvoilla on vahva erotusvaikutus yksiarvoisten ja kalliiden suoloihin, mikä vähentää merkittävästi jäteveden COD -sisältöä ja täyttää ympäristöstandardit.

7. Bipolaaristen kalvojen tulevaisuuden näkymät

Uuden tyyppisenä kalvona bipolaariset kalvot tarjoavat ainutlaatuisia etujaan monia uusia ideoita ja ratkaisuja ympäristön tekniikan pitkien - pysyvien teknisten haasteiden käsittelemiseksi. Korkeiden - kehitystä suorituskyvyn bipolaaristen kalvojen kehittämistä, membraanien valmistusprosessien parantamista, kalvojen tuotantokustannusten vähentämistä, suorittamalla - syvyysmekanismitutkimusta, tutkimalla ionien siirtymisen ja vedensiirron mekanismeja membraaneissa, tutkittaessa korkeaa - suorituskyvyn bipolaarista membraanimateriaaleja ja valmisteluja ja valmisteluja ja valmisteluja ja prep. FAR - saavuttaa merkityksen.