Микрофильтрация (МФ)
Точность фильтрации составляет от 0,1 до 50 микрон. Микрофильтрация включает в себя различные фильтрующие элементы из полипропилена, активированного угля, керамики и т.д. Удаляет из воды опасные элементы, такие как микроорганизмы. Фильтрующий элемент часто не подлежит мойке и представляет собой одноразовый фильтрующий материал, требующий регулярной замены.
①Сердечник из хлопка PP: обычно используется только для грубой фильтрации с низкими требованиями к удалению из воды крупных частиц, таких как осадок и ржавчина.
②Активированный уголь: он может устранить различные цвета и запахи в воде, но не может удалить бактерии в воде, а эффективность удаления осадка и ржавчины также очень низкая.
③Керамический фильтрующий элемент: низкая точность фильтрации составляет всего 0,1 микрона, а скорость потока обычно невелика, поэтому его сложно чистить.
Ультрафильтрационная мембрана (УФ)
Микропористая фильтрующая мембрана имеет номинальный размер пор от 0,001 до 0,02 мкм и соответствует стандартным размерам пор. Ультрафильтрация – это процесс мембранной фильтрации, использующий ультрафильтрационную мембрану, движущей силой которой является разность давлений. Большинство ультрафильтрационных мембран изготовлены из ацетатных волокон или полимерных материалов с аналогичными характеристиками. Она подходит для разделения и концентрирования растворенных веществ в растворах для обработки, а также часто используется для разделения коллоидных суспензий, которые трудно поддаются разделению другими методами. Области её применения постоянно расширяются.
Мембранная ультрафильтрация, основанная на разнице давления, подразделяется на три типа: ультрафильтрационная мембранная фильтрация, микропористая мембранная фильтрация и обратноосмотическая мембранная фильтрация. Они различаются по крошечному размеру частиц или молекулярной массе, которую может удерживать мембранный слой. Если в качестве отличительного стандарта использовать номинальный диапазон размеров пор мембраны, то микропористая мембрана (МФ) имеет номинальный диапазон размеров пор 0,02–10 мкм, ультрафильтрационная мембрана (УФ) имеет номинальный диапазон размеров пор 0,001–0,02 мкм, а обратноосмотическая мембрана (ОО) имеет номинальный диапазон размеров пор 0,0001–0,001 мкм. Существует несколько элементов управления порами, таких как ультрафильтрационные мембраны с различными размерами пор, и распределение размеров пор может быть получено на основе типа и концентрации раствора, а также условий испарения и коагуляции в процессе производства мембраны.
Физическая карта ультрафильтрации
Ультрафильтрационные мембраны обычно представляют собой полимерные разделительные мембраны, причем полимерные материалы, используемые для ультрафильтрационных мембран, в основном состоят из производных целлюлозы, полисульфона, полиакрилонитрила, полиамида и поликарбоната. Ультрафильтрационные мембраны широко используются в фармацевтической, пищевой и экологической промышленности и могут быть изготовлены в виде плоских, рулонных, трубчатых или половолоконных мембран.
Ультрафильтрационная мембрана была одной из первых полимерных разделительных мембран, изобретенных в 1960-х годах, а ультрафильтрационные установки начали производиться в 1960-х годах. Ультрафильтрационные мембраны широко используются в промышленности и стали новым химическим процессом. Они применяются для разделения, концентрирования и очистки биологических продуктов, фармацевтических препаратов и пищевых продуктов, а также в качестве устройств конечной очистки при очистке крови, очистке сточных вод и получении сверхчистой воды.
Точность фильтрации нанофильтрации (НФ) находится между ультрафильтрацией и обратным осмосом, а скорость опреснения ниже, чем у обратного осмоса. На рынке бытовало выражение: нанофильтрация — это небрежный обратный осмос. На самом деле, это обманчивое техническое представление.
Физическая карта нанофильтрации
В рамках концепции разделения нанофильтрация представляет собой фильтрующую мембрану, удовлетворяющую эффекту Даунана и обладающую селективной ионозадержкой, проницаемость которой по хлориду натрия пропорциональна его концентрации и превышает 0,4. Её основные области применения — опреснение и концентрирование различных исходных жидкостей. 0%-ная ионозадержка NaCl достигается при концентрации NaCl 30 000 ppm в сочетании с другими ионами.
Обратный осмос (ОО): Точность фильтрации составляет около 0,0001 микрона. Это сверхточный метод мембранного разделения, разработанный в США в начале 1960-х годов с использованием дифференциального давления. Он позволяет отфильтровать практически все загрязняющие вещества (как вредные, так и полезные) из воды, оставляя только молекулы воды. В большинстве случаев он применяется для получения чистой воды, промышленной сверхчистой воды и медицинской сверхчистой воды. Для технологии обратного осмоса требуются давление и энергия.
RO — это аббревиатура обратноосмотической мембраны (Reverse Osmosis membrane). Поскольку размер пор обратноосмотической мембраны составляет пять миллионных долей волоса (0,0001 микрона), она, как правило, невидима невооруженным глазом, а бактерии и вирусы — всего 5000. Поэтому через мембрану проходят только молекулы воды и некоторые полезные для организма ионы минералов, а остальные примеси и тяжёлые металлы выводятся из сточных вод.
Принцип обратного осмоса:
Прежде всего, необходимо понять понятие «осмоса». Осмос — это физический процесс. Когда два типа воды с разным содержанием солей разделены, например, полупроницаемой перегородкой, вода со стороны с меньшим содержанием соли будет проникать. Мембрана поступает в воду с высоким содержанием соли, но соль не проникает, в результате чего концентрации солей по обе стороны мембраны постепенно выравниваются. Однако этот процесс, также известный как осмотическое давление, занимает много времени.
Физическая карта обратного осмоса
Однако, если попытаться создать давление на стороне воды с высоким содержанием соли, это может также ограничить вышеупомянутое проникновение, и это давление известно как осмотическое давление. При повышении давления инфильтрация может быть обращена вспять, и соль останется. Таким образом, принцип опреснения методом обратного осмоса заключается в применении давления, превышающего естественное осмотическое давление в соленой воде (например, сырой), так что осмос протекает в обратном направлении, и молекулы воды в сырой воде прижимаются к другой стороне мембраны, что приводит к получению чистой воды и удалению из нее примесей и солей.
Происхождение обратного осмоса:
Американский учёный случайно обнаружил в 1950 году, что чайки, летя над морем, забирают с поверхности моря огромный объём морской воды. Через несколько секунд после полёта они изрыгали небольшое количество морской воды, что вызвало опасения, поскольку наземные животные дышат лёгкими. Высокосолёная вода не пригодна для употребления в пищу. После вскрытия было обнаружено, что тело чайки покрыто тонкой плёнкой. Плёнка очень точная. Чайка вдыхает солёную воду, которая затем сжимается, и молекулы воды проходят сквозь плёнку под действием давления.
Она превращается в пресную воду, а загрязняющие вещества и чрезвычайно концентрированная соль из морской воды выплевываются через рот. Это фундаментальная теоретическая основа процесса обратного осмоса, впервые применённого в опреснительном оборудовании в 1953 году в Университете Флориды. Доктор С. Сидни Лоуд, профессор медицинской школы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, совместно с доктором С. Соирираджаном начал исследования обратноосмотических мембран в 2009 году при поддержке проекта федерального правительства США и ежегодно инвестировал около 400 миллионов долларов США в исследования по их применению в космонавтике.
Время публикации: 31 марта 2022 г.