Is-separazzjoni tal-membrana taqsam għalf f'permeat u retentat kull fejn l-ilma, il-kimiċi, l-ingredjenti tal-ikel, il-farmaċewtiċi jew il-metalli jridu jiġu rkuprati jew imneħħija. Jidher fid-desalinizzazzjoni, l-użu mill-ġdid tal-ilma, il-ħalib, l-ilma ultrapur, l-idrometallurġija, u l-irkupru tas-solvent. Madankollu "separazzjoni tal-membrana" tiddeskrivi familja ta 'proċessi, mhux prodott wieħed. Żewġ elementi b'housings simili jistgħu jvarjaw fil-polimeru, id-daqs tal-pori, il-ħlas tal-wiċċ, il-forza tas-sewqan, u l-ippakkjar. Huwa għalhekk li t-tiftix għal "l-aħjar membrana" rarament jgħin.
Il-klassifikazzjoni tas-separazzjoni tal-membrana tiġbor dawn il-proċessi bil-mistoqsija li jwieġbu: x'inhu l-prodott, x'inhi l-membrana magħmula minnha, x'isuq it-trasport, kemm hija stretta l-qatgħa, kif hija strutturata l-barriera, u kif hija ppakkjata. Is-sitt lentijiet hawn taħt huma fehmiet kumplimentari ta 'speċifikazzjoni waħda; użati f'sekwenza, huma jdejqu suq iffullar għal lista qasira ta 'min jittestja.
qafas tal-klassifikazzjoni tas-separazzjoni tal-membrana
Il-klassifikazzjoni tal-membrani primarjament tinkludi sitt dimensjonijiet, kif muri fil-figura tax-xellug: mira ta 'separazzjoni, materjal tal-membrana, forza tas-sewqan, preċiżjoni tas-separazzjoni, struttura tal-membrana u struttura tal-modulu tal-membrana. Hawn taħt, l-awtur se jipprovdi tqassim dettaljat ta 'dawn il-kategoriji.
1. Permezz tal-Mira tas-Separazzjoni
---- X'għandu jitlaq, u x'għandu jibqa'?
L-ewwel lenti hija l-ekonomija tal-proċess. Jekk il-permeat huwa l-prodott, ix-xogħol huwa l-purifikazzjoni: l-ilma jgħaddi waqt li jinżammu l-melħ, il-kollojdi jew l-organiċi. Reverse osmosis għall-ilma ultrapur huwa l-aktar eżempju ċar. Jekk ir-retentat huwa l-prodott, ix-xogħol huwa l-konċentrazzjoni: l-ilma jitlaq bħala permeat filwaqt li speċi ta 'valur jew problematiċi jibqgħu lura. Membrana li tikkonċentra fluss li jġorr il-metall hija membrana ta 'konċentrazzjoni, anke jekk il-polimeru u l-pori tagħha jixbħu NF.
Jekk iż-żewġ flussi għandhom valur, ix-xogħol huwa separazzjoni. Jekk il-mira hija frazzjoni dejqa bejn żewġ cutoffs, ix-xogħol huwa estrazzjoni: materjal jgħaddi membrana aktar laxka iżda jinżamm minn waħda aktar stretta, għalhekk il-prodott huwa l-frazzjoni bejn iż-żewġ limiti. Kull tikketta tbiddel il-metrika. Il-purifikazzjoni hija ġġudikata fuq il-kwalità tal-permeat, il-konċentrazzjoni fuq l-irkupru u s-saħħa tar-retentat, u s-separazzjoni fuq iż-żewġ flussi.
Il-membrani ta 'speċjalità ta' YIME juru kif teknoloġija waħda tbiddel ir-rwol. Il-membrana tal-metall prezzjuż tagħha żżomm il-valuri tal-metall fil-konċentrat, għalhekk taħdem bħala membrana ta 'konċentrazzjoni. Il-membrana ta 'l-osmosis inversa tagħha hija ddisinjata madwar il-permeat-ilma pur u għalhekk hija membrana ta' purifikazzjoni. Prodotti differenti, metriċi differenti.
2. Permezz ta 'Materjal tal-Membrana
---- Organiċi, Inorganiċi, u tal-metall
It-tieni lenti hija l-kimika. Membrani organiċi jużaw polimeri bħal polysulfone (PSf), polypropylene (PP), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethersulfone (PES), cellulose acetate (CA), polyamide aromatiku, u polyamide ibbażat fuq piperazine. Jiddominaw it-trattament tal-ilma minħabba li huma rħas, jippakkjaw f'moduli ta 'żona għolja, u jaħdmu bi pressjonijiet aktar baxxi miċ-ċeramika.Il-limiti tagħhom huma prattiċi: ossidanti, solventi, pH estrem, jew sħana jattakkaw il-polimeru; is-saħħa mekkanika hija limitata; u t-twieqi tat-tindif huma idjaq.
Il-membrani inorganiċi huma tipikament taċ-ċeramika, tal-ħġieġ jew tas-silikati, b'saffi selettivi ta 'alumina, żirkonja, titanja jew silika. Huma jittolleraw temperaturi għoljin, tindif aggressiv, u kimiċi ħarxa, u jistgħu jiġu backflushed iebes. Bi skambju, huma itqal, aktar għaljin, fraġli taħt xokk termali, u jippakkjaw inqas erja għal kull unità ta 'volum. Il-membrani tal-metall huma grupp iżgħar: ligi densi tal-palladju separati tal-idroġenu, u l-istainless steel poruż iservi bħala appoġġ. Il-membrani tal-ossidu tal-metall huma ġeneralment miġbura maċ-ċeramika.
Il-familji qed jikkonverġu. Membrani organiċi jiksbu kisjiet iċċarġjati, fillers b'matriċi mħallta, u saffi komposti; ċeramika jiksbu saffi irqaq u densità ogħla tal-ippakkjar. Il-poliamide aromatiku għadu jiddomina l-osmosis inversa, filwaqt li NF, UF u MF joffru aktar polimeri u kimiċi tal-wiċċ. Dik il-varjetà tħalli membrana tiġi adattata għal dmir, mhux miġbura mid-daqs tal-pori.
Il-linja tan-nanofiltrazzjoni ta 'YIME hija eżempju: li tibda minn sottostrat tan-nanofiltrazzjoni, il-kumpanija tuża strateġija ta' koordinazzjoni ta 'saff ta' bejn is-saffi multi-dimensjonali biex tixgħel is-separazzjoni bejn joni tal-metall monovalenti u divalenti. L-ebda polimeru wieħed huwa universalment aħjar; il-kimika tista' titfassal madwar problema ta' separazzjoni.
3. Permezz tal-Forza tas-Sewqan
--- X'Imbotta s-Separazzjoni?
Kull proċess tal-membrana jeħtieġ pressjoni gradjent, pressjoni parzjali, pressjoni osmotika, konċentrazzjoni, potenzjal elettriku, jew temperatura. Dak il-gradjent jiddetermina t-tagħmir, l-enerġija u l-mod ta 'fouling aktar mid-daqs tal-pori.
| Forza li tmexxi | Proċess tipiku | Dak li jiċċaqlaq | Dmir komuni |
|---|---|---|---|
| Pressjoni transmembrana | MF, UF, NF, RO | Ilma u soluti żgħar | Trattament tal-ilma, konċentrazzjoni, trattament minn qabel |
| Differenza ta' pressjoni parzjali | Separazzjoni tal-gass, pervaporazzjoni | Speċi speċifiċi ta' gass jew fwar | Irkupru tal-idroġenu, tneħħija tal-VOC, deidrazzjoni |
| Differenza tal-pressjoni osmotika | Osmosis 'il quddiem | Ilma | Għalf diffiċli, proċessi ta 'soluzzjoni ta' tiġbed |
| Differenza fil-konċentrazzjoni | Dijaliżi | Soluti żgħar | Purifikazzjoni tad-demm, xi rkupru kimiku |
| Differenza tal-potenzal elettriku | Elettrodijalisi (ED), EDI | joni ċċarġjati | Ilma salmastru, irkupru ta 'aċidu/bażi, ilma ultrapur |
| Differenza fit-temperatura | Distillazzjoni tal-membrana | Fwar tal-ilma |
Salmura ta 'salinità għolja, integrazzjoni termali |
Il-proċessi mmexxija mill-pressjoni huma familjari, iżda mhux il-familja kollha. L-elettrodijalisi tuża membrani ta 'skambju ta' joni u kamp elettriku biex tneħħi speċi ċċarġjati mingħajr polimeru strett.Membranaid-distillazzjoni tgħaddi fwar ta 'l-ilma minn membrana idrofobika, u għalhekk tista' tittratta salmura li jimlew RO. Osmosis 'il quddiem juża gradjent osmotiku minflok pompa, għalkemm xorta jeħtieġ irkupru ta' soluzzjoni ta 'ġibda. Membrana li teċċella taħt pressjoni tista 'tkun irrilevanti taħt gradjent ieħor.
Għall-YIME-AgR100-8040 Membrana tal-Konċentrazzjoni tal-Ion tal-fidda, il-forza tas-sewqan hija pressjoni: 2.5 MPa (363 psi). Li jpoġġiha fit-tarf ta 'pressjoni għolja tan-nanofiltrazzjoni, eqreb tar-reverse osmosis milli ta' ultrafiltrazzjoni bi pressjoni baxxa. Il-pressjoni ssegwi mill-qatgħa stretta ta '100 Da u l-ħtieġa li tingħeleb il-pressjoni osmotika u l-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni fil-flussi taċ-ċjanur ikkonċentrat.
4. Permezz ta 'Separazzjoni Preċiżjoni
--- Minn MF sa RO, Bil Devjazzjonijiet
Seil-preċiżjoni tal-parazzjoni hija l-lenti l-aktar użata u l-aktar simplifikata żżejjed. Il-mikrofiltrazzjoni (MF) tneħħi solidi sospiżi, batterji, u alka f'0.1–10 µm. Ultrafiltrazzjoni (UF)jaħdem f'bejn wieħed u ieħor 1–100 nm, u jżomm kollojdi, proteini, żjut u makromolekuli. In-nanofiltrazzjoni (NF) tiltaqa 'madwar 0.5-2 nm, tirrifjuta ħafna joni multivalenti u organiċi żgħar, u tgħaddi xi joni monovalenti. Reverse osmosis (RO) hija aktar stretta, tirrifjuta l-biċċa l-kbira tal-joni maħlula waqt li tgħaddi l-ilma.
Dawn il-firxiet huma indikattivi. Iż-żamma reali tiddependi fuq il-ħlas, l-idrofiliċità, il-morfoloġija, il-konċentrazzjoni tal-għalf, il-pH, it-temperatura, u l-metodu tat-test tal-qtugħ tal-piż molekulari (MWCO). MWCO normalment jiġi assenjat b'sondi newtrali, għalhekk ma jistax waħdu jbassar ir-rifjut ta 'jone ċċarġjat. Żewġ membrani "NF" jistgħu jġibu ruħhom b'mod differenti ħafna fuq l-istess salmura.
| Klassi | Qtugħ indikattiv | Żamma tipika | Applikazzjonijiet komuni |
|---|---|---|---|
| MF | 0.1–10 µm | Solidi sospiżi, batterji, alka | Kjarifika, trattament minn qabel, ilma mormi |
| UF | 1–100 nm (≈1–1,000 kDa) | Kollojdi, proteini, żjut, makromolekuli | Ħalib, ikel, użu mill-ġdid, separazzjoni żejt-ilma |
| NF | ≈0.5–2 nm (spiss 100–1,000 Da) | Joni multivalenti, żebgħa, organiċi żgħar | Trattib, separazzjoni taż-żebgħa-melħ, irkupru tal-metall |
| RO | <0.5 nm (≈<100 Da) | Ħafna joni u molekuli żgħar | Desalinizzazzjoni, ilma ultrapur, konċentrazzjoni |
| ED / EDI | Mhux qtugħ tad-daqs tal-pori | joni ċċarġjati | Ilma salmastru, irkupru ta 'aċidu/bażi, ilma ultrapur |
| MD | Mhux qtugħ tad-daqs tal-pori | Fwar tal-ilma | Salmura ta 'salinità għolja, irkupru ta' ilma |
ED, EDI, u MD jidhru fl-istess tabella għax ix-xerrejja jqabbluhom ħdejn xulxin, iżda mhumiex kuġini tad-daqs tal-pori. ED u EDI jużaw potenzjal elettriku; MD juża gradjent termali.
5. Permezz ta 'Struttura tal-Membrana
--- Dak li Tiżvela s-Sezzjoni Trasversali
L-istruttura tal-membrana tiddeskrivi kif tinbena l-barriera. Membrana simetrika hija bejn wieħed u ieħor uniformi permezz tal-ħxuna tagħha. Membrana asimmetrika għandha ġilda selettiva rqiqa fuq appoġġ aktar miftuħ tal-istess polimeru. Kompost ta 'film irqiq (TFC) imur lil hinn: saff selettiv ultrathin huwa miksi fuq appoġġ poruż, sabiex il-kimika tal-barriera u l-mekkaniżmi ta' appoġġ jistgħu jiġu ottimizzati b'mod indipendenti. Il-biċċa l-kbira tal-membrani RO u ħafna NF huma komposti għal din ir-raġuni.
L-istruttura tkopri wkoll il-porożità u l-kimika tal-wiċċ. Il-membrani MF u UF huma porużi; Il-membrani RO huma densi u jiddependu fuq soluzzjoni-diffużjoni, mhux għarbil. NF tiltaqa bejniethom, b'pori żgħar biżżejjed li jimpurtaw il-ħlas u l-effetti dielettriċi. Membrani ċċarġjati, b'matriċi mħallta u sintonizzati b'saffi bejn is-saffi jippruvaw jiddiżakkoppjaw is-selettività mill-permeabilità. Is-sezzjoni trasversali tistabbilixxi l-kompromess bejn il-fluss, ir-rifjut, il-fouling, u s-saħħa. Kompost ta 'fluss għoli jista' jfalli jekk l-għalf ikun fih abrażivi, jew jekk l-aġenti tat-tindif jattakkaw is-saff ta 'bejn. Membrana taċ-ċeramika tista' tkun adattata għal dmir ta' solidi għolja u f'temperatura għolja anke f'fluss aktar baxx.
6. Permezz ta 'Struttura ta' Element
--- Kif il-Membrana Hija Ippakkjata
Il-lenti finali hija l-modulu li jibdel membrana ċatta f'element. Moduli spirali-feriti roll folji ċatti madwar tubu permeat, bi spacers joħolqu kanali tal-fluss. Huma joffru densità għolja ta 'ppakkjar, tkabbir prevedibbli, u spiża aktar baxxa għal kull metru kwadru, u huwa għalhekk li jiddominaw RO u NF. Il-moduli ta 'fibra vojta jużaw eluf ta' fibri fini għal żona għolja għal kull volum, iżda jimlew faċilment u ħafna drabi jinħaslu lura. Il-moduli tubulari jimmaniġġjaw solidi għoljin u għalf viskuż iżda jippakkjaw inqas żona. Il-moduli tal-pjanċa u l-qafas huma faċli biex jitnaddfu u jixirqu flussi żgħar, maħmuġin jew ta 'valur għoli. Monoliti taċ-ċeramika jgħaqqdu ħafna kanali fi blokka waħda għal dmirijiet kimiċi u termali ħarxa.
Il-YIME-AgR100-8040 juża element spirali 8040-8.0 pulzieri fid-dijametru, 40 pulzier twil b'400 ft² (37.2 m²). Dak il-format joqgħod għal fluss nadif, iffiltrat minn qabel, bi pressjoni għolja u jippakkja żona f'bastiment standard. Mhuwiex tajjeb għal għalf b'solidi kbar jew tagħbijiet ta 'fouling għolja; disinji tubulari jew tal-pjanċa u l-qafas jistgħu jkunu aktar robusti, bi spiża kapitali ogħla.
L-istruttura tal-element tikkawża sorpriżi tal-impjant pilota. Membrana li taħdem tajjeb f'test ta 'folja ċatta tista' titlef il-fluss f'element spirali-ferita meta l-ispazjatur ta 'l-għalf jiflaħ, tnaqqis fil-pressjoni jogħla, jew il-fluss tal-konċentrat ikun baxx wisq. Pressjoni differenzjali massima u proporzjon minimu ta' konċentrat għal permeat għalhekk jistħoqqilhom attenzjoni daqs ir-rifjut. Huma jiddefinixxu l-pakkett idrawliku li fih id-dejta tat-test issir prestazzjoni.
