Mikrosuodatus (MF)
Suodatustarkkuus vaihtelee 0,1 ja 50 mikronin välillä. Mikrosuodatukseen kuuluvat erilaiset PP-suodatinelementit, aktiivihiilisuodatinelementit, keraamiset suodatinelementit ja niin edelleen. Poistaa vedestä vaarallisia aineita, kuten mikro-organismeja. Suodatinelementti ei usein ole pestävä, ja se on kertakäyttöinen suodatinmateriaali, joka on vaihdettava säännöllisesti.
①PP-puuvillaydin: käytetään yleensä vain karkeaan suodatukseen, jossa tarvitaan vähän suurten hiukkasten, kuten sedimentin ja ruosteen, poistamista vedestä.
②Aktiivihiili: Se voi poistaa vedestä erilaisia värejä ja hajuja, mutta se ei voi poistaa vedestä bakteereja, ja sedimentin ja ruosteen poistovaikutus on myös erittäin heikko.
③Keraaminen suodatinelementti: Pieni suodatustarkkuus on vain 0,1 mikronia ja virtausnopeus on yleensä pieni, mikä ei ole helppo puhdistaa.
Ultrasuodatuskalvo (UF)
Mikrohuokoisen suodatinkalvon huokoskokoalue on 0,001–0,02 mikronia, ja huokoskokostandardit ovat yhdenmukaiset. Ultrasuodatuskalvosuodatus on kalvosuodatusprosessi, jossa käytetään paine-eroon perustuvaa ultrasuodatuskalvoa. Suurin osa ultrasuodatuskalvoista on valmistettu asetaattikuiduista tai polymeerimateriaaleista, joilla on vastaavat ominaisuudet. Se soveltuu liuenneiden aineiden erottamiseen ja väkevöintiin käsittelyliuoksissa, ja sitä käytetään usein myös kolloidisten suspensioiden erottamiseen, joita on vaikea viimeistellä muilla erotustekniikoilla, ja sen sovellusalueet kasvavat jatkuvasti.
Paine-eroon perustuva kalvoultrasuodatus luokitellaan kolmeen tyyppiin: ultrasuodatuskalvosuodatus, mikrohuokoinen kalvosuodatus ja käänteisosmoosikalvosuodatus. Ne erottuvat toisistaan kalvokerroksen ylläpitämän pienen hiukkaskoon tai molekyylipainon perusteella. Kun kalvon nimellishuokoiskokoaluetta käytetään erottavana standardina, mikrohuokoisen kalvon (MF) nimellishuokoskokoalue on 0,02–10 μm, ultrasuodatuskalvon (UF) nimellishuokoskokoalue on 0,001–0,02 μm ja käänteisosmoosikalvon (RO) nimellishuokoskokoalue on 0,0001–0,001 μm. Huokosille on useita säätöelementtejä, kuten ultrasuodatuskalvot, joiden huokoskoko vaihtelee, ja huokoskokojakaumat voidaan muodostaa liuoksen tyypin ja pitoisuuden sekä kalvon tuotannon aikaisten haihtumis- ja koagulaatio-olosuhteiden perusteella.
Ultrasuodatuksen fyysinen kartta
Ultrasuodatuskalvot ovat yleensä polymeerierotuskalvoja, ja niissä käytetyt polymeerimateriaalit koostuvat enimmäkseen selluloosajohdannaisista, polysulfonista, polyakrylonitriilistä, polyamidista ja polykarbonaatista. Ultrasuodatuskalvoja käytetään laajalti lääke-, elintarvike- ja ympäristöteollisuudessa, ja ne voidaan muotoilla litteiksi kalvoiksi, rullakalvoiksi, putkimaisiksi kalvoiksi tai onttojen kuitujen kalvoiksi.
Ultrasuodatuskalvo oli yksi ensimmäisistä keksityistä polymeerierotuskalvoista, ja ultrasuodatuskoneita valmistettiin 1960-luvulla. Ultrasuodatuskalvoja käytetään laajalti teollisuudessa, ja niistä on tullut uusi kemiallinen yksikköoperaatio. Niitä käytetään biologisten tuotteiden, lääkkeiden ja elintarvikkeiden erottelussa, väkevöinnissä ja puhdistuksessa sekä verenkäsittelyn, jätevedenkäsittelyn ja ultrapuhtaan veden valmistuksen loppukäsittelylaitteissa.
Nanofiltraation (NF) suodatustarkkuus on ultrafiltraation ja käänteisosmoosin välillä, ja suolanpoistoaste on alhaisempi kuin käänteisosmoosilla. Markkinoilla oli laajalle levinnyt sanonta: nanofiltraatio on huolimatonta käänteisosmoosia. Itse asiassa tämä on harhaanjohtava tekninen käsitys.
Nanofiltraation fyysinen kartta
Varsinaisessa erotuskonseptissa nanofiltraatio on Daunanin ilmiön toteuttava ja selektiivisellä ionien hylkimisellä varustettu suodatinkalvo, jonka natriumkloridin läpäisevyys on verrannollinen natriumkloridipitoisuuteen ja on yli 0,4. Sen ensisijaisia sovelluksia ovat suolanpoisto ja erilaisten syöttönesteiden väkevöinti. Nanofiltraatiokalvoilla havaittu 0 % NaCl:n hylkiminen 30 000 ppm NaCl:n ja muiden ionien pitoisuudella.
Käänteisosmoosi (RO): Suodatustarkkuus on noin 0,0001 mikronia, ja se on Yhdysvalloissa 1960-luvun alussa kehitetty erittäin tarkka kalvoerotusmenetelmä, joka hyödyntää paine-eroa. Se pystyy suodattamaan käytännössä kaikki epäpuhtaudet (sekä haitalliset että hyödylliset) vedestä, jättäen jäljelle vain vesimolekyylit. Useimmissa tapauksissa sitä käytetään puhtaan veden, teollisuuskäyttöön tarkoitetun ultrapuhtaan veden ja lääketieteellisen ultrapuhtaan veden tuotannossa. Käänteisosmoositeknologia vaatii paineistusta ja energiaa.
RO on lyhenne sanoista Reverse Osmosis membraani (käänteisosmoosikalvo). Koska RO-kalvon huokoskoko on hiuksen viisi miljoonasosaa (0,0001 mikronia), se on yleensä näkymätön paljaalla silmällä, ja bakteerit ja virukset ovat sen kokoisia. Siksi vain vesimolekyylit ja jotkut ihmiskeholle hyödylliset mineraali-ionit pääsevät läpi, ja muut epäpuhtaudet ja raskasmetallit poistuvat jätevesiputkesta.
Käänteisosmoosin periaate:
Ensinnäkin meidän on ymmärrettävä "osmoosin" käsite. Osmoosi on fysikaalinen prosessi. Kun kaksi eri suolapitoisuutta omaavaa vesityyppiä erotetaan toisistaan esimerkiksi puoliläpäisevällä esteellä, vähemmän suolaa sisältävän puolen vesi läpäisee kalvon. Kalvo pääsee korkeasuolaisen veden läpi, mutta suola ei läpäise sitä, minkä seurauksena molempien puolien suolapitoisuudet sulavat asteittain yhteen, kunnes ne ovat yhtä suuret. Tämän prosessin, joka tunnetaan myös osmoottisena paineena, suorittaminen kestää kuitenkin kauan.
Käänteisosmoosin fyysinen kartta
Jos kuitenkin yrität kohdistaa painetta suuren suolapitoisuuden omaavaan vesipuoleen, seurauksena voi olla myös edellä mainittu tunkeutumisen rajoittaminen, ja tätä painetta kutsutaan osmoottiseksi paineeksi. Jos painetta nostetaan, tunkeutuminen voidaan kääntää ja suola jää. Tämän seurauksena käänteisosmoosilla tehtävän suolanpoiston periaatteena on kohdistaa paine, joka on suurempi kuin suolaisen veden (kuten raakaveden) luonnollinen osmoottinen paine, jolloin osmoosi etenee vastakkaiseen suuntaan ja raakaveden vesimolekyylit painetaan kalvon toiselle puolelle, jolloin saadaan puhdasta vettä, jotta saavutetaan tavoite poistaa vedestä epäpuhtauksia ja suoloja.
RO-käänteisosmoosin alkuperä:
Amerikkalainen tiedemies havaitsi vuonna 1950 sattumalta, että lokit imaisivat valtavan suupalan merivettä merenpinnalta lentäessään merellä. Muutaman sekunnin kuluttua ne oksensivat pienen suupalan merivettä, mikä herätti huolta, koska maalla olevat eläimet hengittävät keuhkojensa kautta. Runsassuolaista suolavettä ei voida juoda. Dissektion jälkeen havaittiin, että lokin kehossa on ohut kerros. Kalvo on todella tarkka. Lokki hengittää suolavettä, joka sitten puristuu kokoon, ja vesimolekyylit kulkeutuvat kalvon läpi paineen vaikutuksesta.
Se muutetaan makeaksi vedeksi, ja meriveden epäpuhtaudet ja erittäin väkevä suola syljetään ulos suusta. Tämä on käänteisosmoosiprosessin perustavanlaatuinen teoreettinen perusta, jota Floridan yliopisto sovelsi ensimmäisen kerran suolanpoistolaitteisiin vuonna 1953. UCLA:n yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan professori, tohtori S. Sidney Lode, aloitti yhteistyössä tohtori S. Soirirajanin kanssa käänteisosmoosikalvoja koskevan tutkimuksen vuonna 2009 Yhdysvaltain liittovaltion hallituksen projektin tuella ja investoi noin 400 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria vuodessa tutkimukseen soveltaakseen sitä astronautteihin.
Julkaisun aika: 31.3.2022