A membrán elemek, a tangenciális szűrés víz
A membránokat a csatornák kisebb, mint 0,1 mikron, hogy eltávolítsuk perces részecskék a víz, a nagy szerves molekulák ionokra oldott anyagok kis nyíláson, viszonylag nagy áramlási ellenállást, és így azt is, előre meghatározott teljesítmény megköveteli a nagy szűrési terület. Ennek eredményeként a költség egységnyi teljesítmény magas. Eltekintve a gazdasági és technológiai korlátai vannak, ami eleve kizárja az ilyen membránok a „zsákutca” módban. Mindenekelőtt, ez a koncentráció polarizációjának a membránok, azaz. E. akkumulálódik a felületi réteg a molekulák és késleltetett részecske szuszpenziók. Kézhezvételét követően a hatás közel van a dugulás lyukak szuszpenziók. Amikor kiderült, hogy lényegesen nagyobb, mint a tisztító oldatban, az ozmotikus hatása csökken a szűrési sebesség a membrán felületén víz koncentrációja extrahált anyagok (szennyezések).
Ahhoz, hogy megoldja ezeket a ellentmondások a használt rendszer állandó sebességgel vízmozgás felülete mentén a membrán - az úgynevezett .. „A tangenciális szűrés vizet.” Amikor ezt a koncentrátumot extraháljuk anyagokat, amelyek a vizet folyamatosan eltávolítjuk a berendezésből. Víz mentén a sebességet membrán biztosítani kell egy turbulens rendszer a mozgás, és általában nem kevesebb, mint 2 m / óra. Ilyen körülmények között egy menetben a membránon át a szűrlet, ismert, mint a permeátum. Ez lesz nem több, mint 20% vizet, a részecskék kisebb, mint a pórusmérete a membránon. Térfogatának csökkentése a koncentrátum etsya segítségével több módszer, amely változhat a mikro- és ultraszűréssel. és nanoszűrés és fordított ozmózis.
Készülék-clearance berendezések mikroszűrés, ultraszűrés, nanoszűrés és a fordított ozmózis egymáshoz közel és megkülönböztetni elsősorban a használt membrán típusától, és a működési nyomás betáplált oldatban.
Attól függően, hogy az alkalmazott membrán típusától megkülönböztetni a főbb membrán szűrők:
- a film és lemez - Lemez-és;
- cső - cső;
- convolute film - roller;
- üreges szál - üreges.
Minden ilyen típusú megvan a maga optimális körben alkalmazható.
Polimer fóliák és fém lemezek anélkül, vagy elválasztó réteggel széles körben használják a folyamatok mikroszűrő membrán a fordított ozmózis és Plate-lemez berendezés. Polimer fóliák is használják a tekercs modulok (cm. Az alábbiakban) szánt ugyanazokat a folyamatokat.
A legnagyobb előrelépés a technológia a termelés lapos féligáteresztő membránok. Ez alapján halad először a izotróp (homogén, szimmetrikus), m. E., amelynek pórusai egyenletes rétegvastagságot, hogy anizotrop (aszimmetrikus) membránok amelynek vékony szűrő (elválasztó) réteget és egy viszonylag vastag bázist, majd a kompozit többrétegű membránok . Az utóbbiak viszonylag nagy pórusú szubsztráton (cellulóz, poliszulfon, és így tovább. F.) bevonva egy nagyon vékony szűrőréteg. Ezzel drasztikusan csökkentheti az üzemi nyomás szükséges az elválasztási eljárás. Mivel a kis vastagsága elválasztó réteg ilyen membránok nagy specifikus termelékenység. Szelektivitásuk is lényegesen magasabb, mint a anizotróp, az új technológiák lehetővé teszik, hogy végre ilyen filmek pórusain közel azonos méretű. Lehetséges anyagok kiválasztása, mind a szubsztrátum és az elválasztóréteget, stabil különböző kémiai környezetben.
Modern kisnyomású vékony film kompozit membránok felépítése a következő: a makropórusos hordozó bevont merevítő ultraszűrő membrán, amely magában foglalja a finomra közbenső szállítási réteg körülbelül 1 mikron vastagságú. Ezt a fázist a letétbe ultravékony (körülbelül 0,03 mikrométer vastag) távtartó réteg, amely be van vonva egy réteg a futófelület. Az ilyen membránok kompozit egy hangsúlyos anizotrópia. Mind a rétegek a membrán ellátja a funkcióját - alapján ellenáll a mechanikai terhelés, és a nagy porozitás rétegek - egyes támogatja a következő réteg egy még kisebb pórusméretű.
Ultraszűrés leggyakoribb kettős rétegű membránokat.
RO - három vagy több rétegű membrán.
Optimalizálásával a membrán szerkezetét és szelektív redukció a réteg vastagsága lehet létrehozni nanoszűrő membránt, és az alacsony nyomású fordított ozmózis sverhnizkonapornogo.
Nanoszűrőmembránok van egy nagyon alacsony szelektivitást Na + egyszeres töltésű kationokat. Ezek nyomáson működnek a 0,2-1,6 MPa (2-16 atm), de megtartják csak kationok keménységet okozó sók (szelektivitás 40-80%), és a nehezebb fémek.
A membránokat a fordított ozmózis nizkonapornogo nyomáson működnek 1-2 MPa (10-20 atm). Szelektivitásuk egyszeres töltésű Na + - kationok meglehetősen magas - akár 99%, és adnak egy kiváló minőségű ásványmentesített víz.
A membránokat a fordított ozmózis sverhnizkonapornogo elegendő tartja hatékony szétválasztását ionokra víznyomás 2-3 bar, és széles körben használják a háztartási víz szűrők.
Az alapvető anyagok azok a lapos membránok előállítására: cellulóz-acetát (CA), poliszulfon (PS), fluorpolimerek, polivinilidén-fluorid (PVDF), polietilén-tereftalát (PET), poliakrilnitril (PAN), és a több tíz polimerek létrehozásához használt a különböző elemek a modern membrán .
cellulóz-acetátok (CA). Ez az első anyag, amelynek kezdett, hogy a membrán minden folyamat. Ez alacsony költség és a viszonylag nagy ellenállás hatására szabad aktív klórt vízzel. A membránokat az aktív helytől, és van egy kis hidrofil zagryaznyaemosti.
A fő hátránya az ilyen membránok az alacsony kémiai és biológiai stabilitást, valamint a nagy üzemi nyomás és alacsony szelektivitást. Üzemi pH-tartomány 4 és 8. Az oldatok pH-ja 3 és 9 között (ábra. 1) is alkalmazható, ha a rövid kémiai kimosódás. A víz hőmérséklete nem haladhatja meg a 35 ° C-on Mikroorganizmusok képes táplálni a membrán anyaga és növekednek rajta keresztül, megtörve a szerkezete és mérete a lyukak. Ennek eredményeképpen, a membrán szelektivitás csökken.
AC membrán gyártási technológia nem biztosít egyenletes pórusméret és kis vastagságú elválasztó réteg. Ezért, a szelektivitás alacsony, de szükség van a nagy működési nyomása körülbelül 5 MPa (50 atm), ami nagy energiaköltségeket. Ezen okok miatt, a membránok alkalmazását az aktív hely, különösen a fordított ozmózis. Ez zsugorodik, és most arányuk nem haladhatja meg az 5% -át a világpiacon.
Cellulóz-acetát-membránok a víztisztító-berendezésekben indokolt, amikor a feldolgozott klórozott vízzel és szükség van, hogy tartsa a klór a tisztított vízben.
Ábra. 1. összehasonlítása a pH-tartomány elfogadható
és a rövid távú kémiai mosás, az összetett és a cellulóz-acetát membránokon
Minden modern membrán - kompozit és több rétegből állhat különböző anyagokból készült. Az elválasztási hatékonyság és termelékenység a elválasztóréteg van ellátva, és ezek a kémiai és hőmérsékleti ellenálló - az összes felhasznált anyag.
Így, poliszulfon (PS) membránok alapuló aromás poliszulfonamid elő egy hordozón polipropilénből vagy Mylar papírt. Polysulfone kémiailag ellenálló, a működési pH-tartomány 2-12. Ez jó a termikus stabilitása, legfeljebb 100 ° C-on Egyedül használják membránok mikroszűrés és ultraszűrő víz és egy összetett fordított ozmózis - mint hordozóanyag.
Sheet membránokat közvetlenül felhasználjuk többféle készülékek. Ezen túlmenően, anyaguk hengerelt elemek.
Lemez-típusú készülékek a szűrőprés az első minta a membrán eszközök csomag membrán elemek elválasztjuk megformált gumitömítések, amelyek között szendvicsszerűen két lemez a szorító csavart (ábra. 2). Membrán elem téglalap alakú van a mindkét felülete egy különleges hálózata vízelvezető hornyok, rések a telepítéshez a membrán és a nyílások a folyosón a betáplált oldat és a koncentrátumot, valamint a begyűjtés és oldalirányban illeszkedő akkor vizet permeátum. Vízelvezető csatornák vannak bevonva egy speciális porózus anyag, ruhával. A membrán fedi a membrán elem mindkét oldalról úgy, hogy annak elválasztó réteg kívül. Két szomszédos membrán elemek vannak telepítve rugalmas párna egy csatornás rendszer, amely turbulencia a víz áramlását.
Tisztítás vizet táplál a fúvókán keresztül a lyukba a lemezen, és áthalad a csatornákon által alkotott vonalban lyukakat a membrán elemek, és a távtartók egyenletesen be minden egyes INTER elem térben, amelynek szélessége határozza meg a vastagsága távtartók. Víz mozog párhuzamos adatfolyamot egyidejűleg végig a membránon. Halad végig a membrán, része a megoldásnak belsejében a membránszűrő etsya csomagot, és a vízelvezető csatornák összegyűjtjük, és megjelenik a végén a membrán elem. Of egyes elem permeátum csöveket átlátszó üveg-gyűjtemény. A megsemmisítés a membrán egység permeátum zavarossága ezt a cellát meg tudja határozni a hiba helyét és tartsa csere csak vészhelyzetben membrán. A koncentrátumot összegyűjtöttük a membrán elem szemben a takarmány, és ezen keresztül a csatornák a modulok és távtartók összegyűjtjük és keresztül megjelenik kapcsolatot csatlakozó lemez.
Ábra. A 2. ábra egy membrán egységet A1 ODR kifejlesztett NPO „Prodmash”, és használják a különböző folyamatok ultraszűrő víz. Ez egy olyan csomag, 53 membrán elemek által megfogott csapok a felső és alsó lemezek.
Az ilyen modul van egy munkaelektród szűrőfelülete mintegy 7,5 m 2, amely teljesítményt UV 1,5 m 3 / h. A méretek 600 x 400 x 500 mm-es, 60 kg súlyú.
A intermembrán tere 2-3 mm vastagságú könnyen megvalósítható A nagy mértékű a víz áramlási mentén a membránon.
Az ilyen eszközök leggyakrabban használt egyszerű és olcsó, membrán, mint a film. Ezek viszonylag könnyen pótolható. A nagy A membránok között távolság képes feldolgozni a legtöbb szennyezett összehasonlítva más megoldásokat a membrán eszköz. Sűrűsége azonban a membrán elhelyezése egységnyi térfogatban a legkisebb az összes lehetőséget. A legtöbb fém, amely drámaian növekszik a működési nyomás növelése korlátozza használatukat ultraszűrő vízben. A hátránya az, egy ilyen eszköz is tartalmaznia kell a nem-egyenletes magasságú membrán zsugorodás, a nagy számú hézagtömítések és a szivárgás lehetőségét a megosztott oldatot.
Ábra. 2. reakcióvázlat Plate típusú berendezés szűrőprés (a) és a telepítés típusától ilyen egységgel (b):
1 - karima; 2 - mellbimbó betáplált oldat; 3 - membrán elem; 4 - bélés; 5 - kötőrudakat; 6 - szűrletet kollektor
A cső alakú membrán elemek mikroszűrés és ultraszűrő víz
Tubular gépek a „kor”, a második membrán elválasztó egységet.
A cső alakú elemek készült csövek porózus kerámia, fém, üveg és grafitoplasta.
A kerámia elemek lehetnek formájában egy vékony réteg vagy cső alakú termékek többszörös hosszirányú csatornák (3.), Ezáltal növelve a vízszűrő területen. Hogy eltávolítsuk a finom részecskéket ultraszűréssel a víz a belső felületén a csövek felvisszük az elválasztó réteget. Az előnyök a kerámia membránok nagy kémiai, termikus és a mikrobiális rezisztencia. Ezek lehetővé teszik működés és regenerációs agresszív reagensek és a magas hőmérséklet. Azonban van egy nagyon jelentős hátránya van, különösen a törékeny ez, ami megnehezíti a design a membrán készülék és okozza a membrán előállításához vastag falú. Az utolsó jelentős mértékben csökkenti a fajlagos teljesítménye, ami 2-3-szor alacsonyabb, mint a polimer.
Membrán elem üvegből vagy grafitoplasta egy porózus cső, ahol a belső felület a elválasztó membrán van.
Ábra. 3. A kerámia elemek lehetnek formájában egy vékony falú cső (1), vagy a terméket a 7. ábra, vagy a hosszanti csatornák 19 (2. 3)
Készülék csőszerű elemek egy test egy fém vagy műanyag cső csatlakozásokkal permeátum, amelynek belsejében vannak elhelyezve több párhuzamos, egyenes cső, a nyitott végei, amelyek tömítetten vannak elválasztva a ház. A végén a ház található kamrát hidraulikusan össze van kötve a belső részeinek a csöveket. Vázlatosan, a készülék egy ilyen Paraty közel vannak az üreges szálak. A kiindulási oldat a kandalló etsya végén kamra, és onnan van elosztva a cső belső áthalad őket a koncentrátum formájában kimenetre a másik végén a modul, és a permeátumot eltávolítjuk közötti üregbe kívül a cső alakú modul és a ház.
Az előnye, hogy ezek az eszközök az a képesség, hogy a víz kezelés több kolloidot, nagy molekulatömegű anyagok, finom és durva szuszpenziók, akár nagy, valamint viszonylag könnyű a hibás modulok. A hátránya az, tekinthető, hogy nagyon alacsony fajlagos felülete (beültetési sűrűség) membránok.
A nehézség abban, hogy nagy egységesség a belső bevonat csövekben, és kaphat egy nagy szelektivitást elválasztási használatához vezet a csőszerű elemek elsősorban a mikroszűrés és ultraszűrő víz.
Üreges szálú membrán elemek ultraszűrés, nanoszűrés és a fordított ozmózis
Az üreges szálak anizotrop mikroszkopikus csöves szerkezet. Belső átmérő rostok 0,5-0,8 és 1,0-1,2 mm-es külső. A fő különbség az üreges szálakat a csövek nem annyira átmérőjű, de ennek hiányában az a réteg, amely támogatja az elválasztó membránt. Az üreges szálas szétvá-funkcionális réteg és a szubsztrátum végrehajtja az alapvető szálas anyag megfelelő vastagságú. Ebben a tekintetben a sajátos képesség, mint a mai filmmembrán sokkal kevesebb. Azonban az egyidejű egyidejű alkalmazása hatalmas mennyiségű ilyen szálak nagy területen kis térfogatú lehetővé teszi, hogy egy kellően magas termelékenység egységnyi térfogatú berendezések.
Készülék membrán elemek formájában üreges szálak (ábra. 4) egy műanyag test 4 fúvókás, amely a halmozott egy köteg ezer üreges szálak 5. Az optikai szálak vannak mindkét oldalán lezárható úgy, hogy a nyitott végek található terminális kamrákban 8.
Vízszűrő lefolytatása akár belül a rostok, vagy azon kívül. Az első módszer egy fordított ozmózis nagy nyomáson, és a második a mikro- és ultraszűréssel víz.
Ábra. 4. A membrán eleme az üreges szálak:
1 - vízellátó cső; 2 - fedelet; 3 - áteresztőcsövet; 4 - egy házat; 5 - az üreges szálakat; 6 - koncentrátum vezetéket; 7 - kiöntéséhez; 8 - end kamera
Amikor ultraszűrő víz betáplált oldatot táplálunk be a végén kamra elosztott onnan a belső üregét a szálak és a mozgó Jaś bennük, szűrjük át a porózus falon. A szűrletet összegyűjtjük, az üregen belül a ház és a lemerült azokból. A koncentrátum kimenete az ellenkező oldalon a modul.
Gördülő membrán elemek a fordított ozmózis és nanoszűrés
Kiégett „magas” ragasztás lapmembránhordozót technológia tekercs a sűrű eredményezte, hogy a görgős elemek jelenleg leghatékonyabbnak kritérium a hatékonyság / költségeket. Sőt, hatékonyságát értjük specifikus vagy térfogati áteresztőképesség egy adott nyomáson, és a leválasztás. Ezért azok leggyakoribb a folyamat a nanoszűrő és fordított ozmózis.