Мікрофільтрація (МФ)
Точність фільтрації коливається від 0,1 до 50 мікрон. Мікрофільтрація включає різні фільтруючі елементи з поліпропілену, фільтруючі елементи з активованим вугіллям, керамічні фільтруючі елементи тощо. Видаляє з води небезпечні елементи, такі як мікроорганізми. Фільтрувальний елемент часто не можна мити, і це одноразовий фільтрувальний матеріал, який необхідно регулярно замінювати.
①Бавовняний сердечник з ПП: зазвичай використовується лише для грубої фільтрації з низькими вимогами до видалення великих частинок, таких як осад та іржа у воді.
②Активоване вугілля: Воно може усувати різні кольори та запахи у воді, але не може видаляти бактерії у воді, а також дуже слабке видалення осаду та іржі.
③Керамічний фільтруючий елемент: Точність фільтрації становить лише 0,1 мікрона, а швидкість потоку зазвичай невелика, що нелегко очищати.
Ультрафільтраційна мембрана (УФ)
Мікропориста фільтруюча мембрана має номінальний діапазон розмірів пор 0,001-0,02 мікрона та послідовні стандарти розміру пор. Ультрафільтраційна мембранна фільтрація - це процес мембранної фільтрації, в якому використовується ультрафільтраційна мембрана з різницею тисків як рушійною силою. Більшість ультрафільтраційних мембран виготовлені з ацетатних волокон або полімерних матеріалів з порівнянними характеристиками. Вона підходить для розділення та концентрування розчинених речовин у розчинах для обробки, а також часто використовується для розділення колоїдних суспензій, які важко завершити за допомогою інших методів розділення, і сфери її застосування постійно розширюються.
Мембранна ультрафільтрація, що базується на різниці тисків, класифікується на три типи: ультрафільтраційна мембранна фільтрація, мікропориста мембранна фільтрація та мембранна фільтрація зворотного осмосу. Вони відрізняються крихітним розміром частинок або молекулярною масою, яку може утримувати мембранний шар. Якщо як розрізнювальний стандарт використовувати номінальний діапазон розмірів пор мембрани, то мікропориста мембрана (MF) має номінальний діапазон розмірів пор 0,02-10 мкм, ультрафільтраційна мембрана (UF) має номінальний діапазон розмірів пор 0,001-0,02 мкм, а мембрана зворотного осмосу (RO) має номінальний діапазон розмірів пор 0,0001-0,001 мкм. Існує кілька елементів керування порами, таких як ультрафільтраційні мембрани з різними розмірами пор, і розподіл розмірів пор може бути згенерований залежно від типу та концентрації розчину, а також умов випаровування та коагуляції під час виробництва мембрани.
Фізична карта ультрафільтрації
Ультрафільтраційні мембрани зазвичай є полімерними розділовими мембранами, причому полімерні матеріали, що використовуються для ультрафільтраційних мембран, здебільшого складаються з похідних целюлози, полісульфону, поліакрилонітрилу, поліаміду та полікарбонату. Ультрафільтраційні мембрани широко використовуються у фармацевтичній, харчовій та екологічній промисловості та можуть бути сформовані у вигляді плоских мембран, рулонних мембран, трубчастих мембран або мембран з порожнистих волокон.
Ультрафільтраційна мембрана була однією з перших винайдених мембран для розділення полімерів, а ультрафільтраційні машини були виготовлені в 1960-х роках. Ультрафільтраційні мембрани широко використовуються в промисловості та з'явилися як нова хімічна одиниця. Вони застосовуються для розділення, концентрування та очищення біологічних продуктів, фармацевтичних товарів та харчових продуктів, а також у пристроях для кінцевої обробки крові, очищення стічних вод та приготування надчистої води.
Точність фільтрації нанофільтрації (НФ) знаходиться між ультрафільтрацією та зворотним осмосом, а швидкість опріснення нижча, ніж у зворотного осмосу. На ринку існувала поширена думка: нанофільтрація — це недбалий зворотний осмос. Насправді це оманлива технічна ідея.
Фізична карта нанофільтрації
У фактичній концепції розділення, нанофільтрація - це фільтруюча мембрана, яка задовольняє ефект Даунана та має селективне затримування іонів, мембрана, проникність якої для хлориду натрію пропорційна концентрації хлориду натрію та перевищує 0,4. Її основним застосуванням є опріснення та концентрування різних вхідних рідин. 0% затримка NaCl спостерігається за допомогою нанофільтраційних мембран при 30 000 ppm NaCl у поєднанні з іншими іонами.
Зворотний осмос (RO): Точність фільтрації становить близько 0,0001 мікрона, і це надвисокоточний метод мембранного розділення, розроблений у Сполучених Штатах на початку 1960-х років, що використовує диференціальний тиск. Він може фільтрувати практично всі забруднювачі (як шкідливі, так і корисні) у воді, залишаючи лише молекули води. У більшості випадків він використовується у виробництві чистої води, промислової надчистої води та медичної надчистої води. Для технології зворотного осмосу потрібні тиск та енергія.
RO – це абревіатура від Reverse Osmosis Membrane (мембрана зворотного осмосу). Оскільки розмір пор мембрани RO становить п'ять мільйонних часток волосини (0,0001 мікрона), вона, як правило, невидима неозброєним оком, а бактерії та віруси – це її 5000 пор. Тому через неї можуть проходити лише молекули води та деякі корисні для організму людини мінеральні іони, а інші домішки та важкі метали скидаються з каналізаційної труби.
Принцип зворотного осмосу:
Перш за все, нам потрібно зрозуміти ідею «осмосу». Осмос – це фізичний процес. Коли два типи води з різним вмістом солей розділяються, наприклад, напівпроникним бар'єром, вода з боку з меншим вмістом солі проникає. Мембрана потрапляє у воду з високим вмістом солі, але сіль не проникає, що призводить до поступового злиття концентрацій солі з обох боків, доки вони не стануть рівними. Однак, для завершення цього процесу, який також відомий як осмотичний тиск, потрібен тривалий час.
Фізична карта зворотного осмосу
Однак, якщо спробувати створити тиск на стороні води з великим вмістом солі, це також може обмежити вищезгадане проникнення, і цей тиск відомий як осмотичний тиск. Якщо тиск підвищити, інфільтрація може бути зворотною, і сіль залишиться. Як наслідок, принцип опріснення зворотним осмосом полягає в застосуванні тиску, більшого за природний осмотичний тиск у солоній воді (наприклад, сирій воді), завдяки чому осмос протікає у протилежному напрямку, а молекули води в сирій воді притискаються до іншого боку мембрани, в результаті чого вода стає чистою, щоб досягти мети видалення домішок і солей з води.
Походження зворотного осмосу RO:
Американський вчений випадково виявив у 1950 році, що чайки під час польоту в морі всмоктують величезну кількість морської води з поверхні моря. Через кілька секунд вони вивергають невелику кількість морської води, що викликає занепокоєння, оскільки тварини на суші дихають легенями. Солону воду з високим вмістом солі не можна вживати. Після розтину було виявлено, що тіло чайки має тонкий шар. Плівка дійсно точна. Чайка вдихає солону воду, яка згодом стискається, і молекули води проходять крізь плівку під дією тиску.
Її перетворюють на прісну воду, а забруднюючі речовини та надзвичайно концентрована сіль, що містяться в морській воді, випльовуються з рота. Це фундаментальна теоретична основа процесу зворотного осмосу, який вперше був застосований до обладнання для опріснення в 1953 році в Університеті Флориди. Доктор С. Сідні Лоде, професор медичної школи Університету Каліфорнії в Лос-Анджелесі, співпрацював з доктором С. Сойріраджаном, щоб розпочати дослідження мембран зворотного осмосу в 2009 році за підтримки проекту федерального уряду США та інвестував приблизно 400 мільйонів доларів США на рік у дослідження для застосування цього методу до астронавтів.
Час публікації: 31 березня 2022 р.