Apakah itu ultrafiltrasi air?

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 14:00

Cara yang berkesan untuk membersihkan air adalah dengan memaksanya melalui membran separa telap. Proses penapisan dikelaskan mengikut saiz zarah yang akan diasingkan:

• mikroturasan melalui membran dengan saiz liang dari 0.05 hingga 10 mikron;
• ultrafiltrasi - liang dari 0.001 µm hingga 0.05 µm;
• osmosis terbalik dan penapisan nano - liang 1 nm dan ke bawah.

Penapisan air secara ultra direka untuk membuang mikroorganisma dan rangkuman makroskopik daripadanya yang tidak melalui liang membran.

Mekanisme tradisional penapis isian adalah berdasarkan pembersihan graviti. Ultrafiltrasi adalah serupa dengan menapis melalui ayak berliang, di mana semua zarah berdiameter lebih besar diasingkan.

Jenis membran

Elemen penapis ialah kepingan rata atau gentian dengan kapilari. Melalui bekas, terutamanya ultrafiltrasi air sisa dijalankan, dan yang terakhir bertujuan untukrawatan air.

Serat dibuat terutamanya saluran tunggal, dengan diameter dalam kira-kira 0.8 mm. Mereka tertakluk kepada tekanan yang kerap dan boleh dimusnahkan dengan mencuci belakang. Gentian berbilang saluran mengandungi berbilang kapilari dan lebih kuat dengan ketara.

Membran diperbuat daripada polimer seperti poliestersulfon. Parameternya boleh diubah dengan menambah bahan sintetik lain. Julat pH yang luas bagi cecair yang sedang diproses memungkinkan untuk membersihkan unsur penapis dengan berkesan.

Membran polimer mesti dinyahkontaminasi secara berkala, kerana mikrob suka memakan bahan organik dan membentuk koloni di atasnya.

Membran seramik tahan lama, yang dicuci dengan baik dengan detergen. Harganya lebih tinggi, tetapi hayat perkhidmatan mencecah 10 tahun.

Kaedah penapisan

Sistem air penapisan ultra terdiri daripada modul yang diisi dengan gentian berliang berongga. Cecair awal memasuki kapilari, selepas itu penapisan berlaku melalui dinding sisi. Suapan terbalik juga boleh dilakukan.

Pembilasan dilakukan oleh turasan dengan bekalannya ke arah yang bertentangan. Pengedaran seragam cecair di luar gentian memastikan penyingkiran mendapan daripada kapilari. Di sini adalah penting untuk memilih mod pembilasan yang betul supaya lapisan pencemar lebih mudah dialih keluar.

Penapis beroperasi dalam dua mod, salah satunya ialah tekanan: air dibekalkan ke selongsong peranti di bawah tekanan. Kaedah rendaman dilakukan menggunakan membran yang diturunkan ke dalam bekas terbuka. Vakum dicipta pada bahagian alur keluar dan cecair disedut melalui bahan penapis.

Modul disusun secara menegak. Air memasuki mereka dari satu hujung, dan dilepaskan dari hujung yang lain. Bilangan modul dalam satu penapis biasanya tidak melebihi dua unit. Disebabkan ini, lebih sedikit gasket diperlukan, yang mengurangkan kemungkinan kebocoran. Modul menegak adalah mudah untuk diselenggara dan diuji. Ia mudah dipasang dan dialih keluar.

Mod penapis

Apabila ultrafiltrasi air dilakukan, penapis boleh beroperasi dalam mod buntu dan tangen. Dalam kes pertama, semua air yang dibekalkan disucikan. Mendapan dari membran dikeluarkan secara berkala semasa proses pembilasan atau dengan aliran longkang. Membran busuk dengan cepat dan penurunan tekanan di atasnya mesti dikekalkan rendah, yang mengurangkan prestasi radas. Kaedah ini digunakan untuk rawatan air, dengan kepekatan penggantungan yang rendah.

Dalam mod tangen, medium yang ditapis beredar di sepanjang permukaan membran dan sedikit mendapan terbentuk di atasnya. Pergolakan aliran dalam saluran bekalan memungkinkan untuk membersihkan air dengan kepekatan bahan terampai yang tinggi. Kelemahan kaedah ini ialah peningkatan kos tenaga untuk menghasilkan kadar aliran yang tinggi dan keperluan untuk memasang saluran paip tambahan.

Parameter penapisan ultra

Parameter utama penapisan ultra ialah:

1. Selektiviti - nisbah kepekatan kekotoran dalamair tercemar (C_in.) dan dalam turasan (C_keluar.): R=(1 - C_{keluar./ С}in._{) ∙ 100%. Untuk proses ultraturasan, ia adalah besar, yang membolehkan anda memerangkap zarah terkecil, termasuk bakteria dan virus.}
2. Penggunaan penapis - jumlah air yang disucikan setiap unit masa.
3. Penggunaan turasan khusus - jumlah produk yang melalui 1 m2 daripada kawasan membran. Bergantung pada ciri-ciri elemen penapis dan ketulenan sumber air.
4. Penurunan tekanan membran - perbezaan antara tekanan pada bahagian bekalan dan bahagian turasan.
5. Kebolehtelapan ialah nisbah antara kadar aliran khusus turasan dan penurunan tekanan merentas membran.
6. Kecekapan hidraulik - nisbah antara kadar aliran turasan dan air sumber yang dibekalkan.

Penapisan ultra untuk pembasmian kuman air

Kaedah tradisional untuk penyingkiran mikroorganisma termasuk teknologi menggunakan reagen. Ultrafiltrasi air terdiri daripada pemisahan fizikal mikroorganisma dan koloid daripadanya kerana saiz liang membran yang kecil. Kelebihan kaedah ini ialah penyingkiran mayat mikroorganisma, alga, bahan organik dan zarah mekanikal. Pada masa yang sama, tidak ada keperluan untuk rawatan air khas, yang wajib dalam kes lain. Apa yang anda perlu lakukan ialah menjalankannya melalui penapis mekanikal 30 mikron.

Apabila membeli penapis, anda perlu menentukan saiz liang membran. Untuk membuang virus sepenuhnya, diameter lubang hendaklah pada tahap 0.005 µm. Untuk saiz liang yang besar, fungsi pembasmian kumantidak akan berjalan.

Selain itu, teknologi ultrafiltrasi menyediakan penjernihan air. Semua pepejal terampai dikeluarkan sepenuhnya.

Pemasangan air penapisan ultra mengandungi peranti yang disambungkan secara selari, yang menyediakan prestasi proses yang diperlukan dan kemungkinan menggantikannya semasa operasi.

Pemurnian air sebelum penapis pertukaran ion

Resin berkesan untuk mengekalkan 0.1-1.0 µm zarah koloid, tetapi ia cepat menyumbat butiran. Pembilasan dan penjanaan semula tidak banyak membantu di sini. Amat sukar untuk mengeluarkan zarah SiO_{2, yang terdapat terutamanya di dalam telaga dan air sungai. Selepas tersumbat, resin mula menumbuhkan mikroorganisma di tempat yang tidak dicuci dengan larutan pembersih.}

Penukar ion juga tersumbat secara aktif dengan minyak emulsi yang tidak boleh ditanggalkan. Sekatan itu sangat teruk sehingga lebih mudah untuk menukar penapis daripada memisahkan minyak daripadanya.

granul penapisan resin tersumbat secara aktif dengan sebatian molekul tinggi. Karbon teraktif mengeluarkannya dengan baik, tetapi ia mempunyai hayat perkhidmatan yang singkat.

Resin penukar ion berkesan bersama-sama dengan ultraturasan mengeluarkan lebih daripada 95% koloid.

Rawatan air - ultrafiltrasi sebelum osmosis terbalik

Kos operasi dikurangkan dengan pemasangan penapis secara berperingkat dengan pengurangan berturut-turut dalam saiz zarah tertahan. Jika pembersihan yang lebih kasar dipasang sebelum modul ultrafiltrasi, maka ia meningkatkan kecekapan sistem osmosis songsang. Yang terakhir ini sensitif kepada flokulan anionik dan bukan ionik jika pembekuan bahan cemar dilakukan pada peringkat awal.

Bahan organik molekul besar dengan cepat menyumbat liang-liang membran osmosis songsang. Mereka cepat ditumbuhi dengan mikroorganisma. Air pra-penapisan menyelesaikan semua masalah dan menjimatkan kos apabila digunakan dengan osmosis terbalik.

Rawatan air sisa

Perawatan air sisa penapisan ultra membolehkannya digunakan semula dalam industri. Ia sesuai untuk digunakan dalam kejuruteraan, dan beban teknogenik pada badan air terbuka untuk tujuan minuman dikurangkan.

Teknologi membran digunakan untuk merawat air sisa daripada pengeluaran galvanik dan tekstil, dalam industri makanan, sistem penyingkiran besi, apabila mengeluarkan urea, elektrolit, sebatian logam berat, produk minyak, dll. daripada larutan. Ini meningkatkan kecekapan rawatan dan memudahkan teknologi.

Dengan kekotoran berat molekul yang rendah, penapisan ultra boleh menghasilkan pekat produk tulen.

Terutama yang penting ialah masalah mengasingkan minyak emulsi daripada air. Kelebihan teknologi membran ialah kesederhanaan proses, penggunaan tenaga yang rendah dan tidak memerlukan bahan kimia.

Rawatan air permukaan

Pemendakan dan penapisan sebelum ini merupakan cara yang berkesan untuk membersihkan air. Kekotoran asal semula jadi disingkirkan dengan berkesan di sini, tetapi kini bahan pencemar teknologi telah muncul, untuk penyingkiran yangkaedah pembersihan lain diperlukan. Terutamanya banyak masalah dicipta oleh pengklorinan utama air, yang membentuk sebatian organoklorin. Penggunaan peringkat penulenan tambahan dengan karbon teraktif dan pengozonan meningkatkan kos air.

Ultrafiltrasi membolehkan anda mendapatkan air minuman terus dari sumber permukaan: alga, mikroorganisma, zarah terampai dan sebatian lain dikeluarkan daripadanya. Kaedah ini berkesan dengan pembekuan awal. Pada masa yang sama, pengendapan lama tidak diperlukan, kerana pembentukan kepingan besar tidak diperlukan.

Pemasangan ultrafiltrasi air (gambar di bawah) membolehkan anda mencapai kualiti air tulen yang baik secara konsisten tanpa menggunakan peralatan dan reagen yang kompleks.

Penggunaan kaedah pembekuan menjadi tidak berkesan kerana banyak sebatian organik dalam air tidak dikesan oleh kaedah pengoksidaan kalium permanganat tradisional. Di samping itu, kandungan organik berbeza-beza secara meluas, menjadikannya sukar untuk memilih kepekatan reagen yang diperlukan.

Kesimpulan

Penapisan air melalui membran membolehkan anda mencapai ketulenan yang diperlukan dengan penggunaan reagen yang minimum. Air sisa selepas rawatan boleh digunakan untuk tujuan industri.

Penapisan ultra tidak selalu berkesan. Kaedah ini tidak membenarkan penyingkiran beberapa bahan, contohnya, sebatian organoklorin dan beberapa asid humik. Dalam kes sedemikian, pembersihan berbilang peringkat digunakan.