Jenis membran utama dalam rawatan air sisa dan gambaran keseluruhan multidimensi mereka

Rawatan membran air sisa bergantung pada sifat pemisahan selektif membran untuk menghilangkan bahan cemar. Klasifikasi jenis membran berbeza -beza berdasarkan komposisi kimia, mekanisme pemisahan, geometri, dan fungsi khusus.

1. Dengan komposisi kimia

1.1 Membran Organik

• Membran pvdf (polyvinylidene fluoride) : Kekuatan mekanikal yang tinggi dan rintangan kimia, digunakan secara meluas dalam mikrofiltrasi (MF) dan ultrafiltrasi (UF), terutamanya dalam membran bio-reaktor (Mbr) untuk air sisa berminyak atau tinggi organik.
• PTFE (Polytetrafluoroethylene) membran : Tahan suhu tinggi (sehingga 260 ° C) dan pH yang melampau, sesuai untuk air kumbahan industri (mis., Farmaseutikal, bahan kimia) dengan minyak dan koloid yang diemulsi.
• Membran polimer lain : Polyethylene (PE) dan polipropilena (PP) adalah kos efektif untuk pra-rawatan MF tetapi mempunyai kekuatan mekanikal yang lebih rendah.

1.2 membran bukan organik

• Membran seramik : Diperbuat daripada alumina atau zirkonia, menahan suhu tinggi (> 500 ° C) dan kakisan mikrob, sesuai untuk turbiditi tinggi atau air sisa suhu tinggi (mis., Tekstil, industri makanan).
• Membran logam : Membran aloi titanium mentolerir tekanan tinggi dan pH yang melampau, digunakan dalam prapreatment air laut atau rawatan air sisa logam berat.

2. Dengan mekanisme pemisahan

2.1 membran berliang

• Microfiltration (MF) : Saiz liang 0.1-10 μm, menghilangkan pepejal, bakteria, dan koloid besar yang digantung (mis., Pra-rawatan air sisa perbandaran).
• Ultrafiltrasi (uf) : Saiz pori 0.01-0.1 μm, mengekalkan protein, virus, dan makromolekul (mis., Kitar semula air sisa perindustrian).
• Nanofiltrasi (NF) : Saiz liang 1-2 nm, secara selektif menghilangkan ion divalen (Ca²⁺, So₄²⁻) dan molekul organik (200-1000 da), digunakan untuk penyahgaraman pewarna dan pelembut air.

2.2 membran bukan berliang

• Osmosis terbalik (RO) : Membran padat di bawah tekanan tinggi Keluarkan garam terlarut (> 95% penolakan), logam berat, dan organik kecil, kritikal untuk penyahgaraman air laut dan air sisa salin tinggi.
• Electrodialysis (ed/edr) : Membran pertukaran ion garam berasingan melalui medan elektrik, sesuai untuk kepekatan air garam dan pemulihan asid/alkali.

2.3 Membran Cecair

• Membran Cecair Disokong (SLM) : Gunakan molekul pembawa (mis., Ethers mahkota) untuk pengangkutan ion selektif, digunakan dalam pemulihan air langka logam atau radioaktif.

3. Dengan konfigurasi geometri

3.1 membran lembaran rata

• Struktur mudah, mudah dibersihkan/menggantikan, digunakan dalam sistem MBR dan rawatan terdesentralisasi berskala kecil, tetapi ketumpatan pembungkusan yang rendah.

3.2 membran tiub

• Saluran aliran lebar mengurangkan penyumbatan, sesuai untuk air sisa pepejal yang digantung tinggi (mis., Paper kilang kertas), tetapi intensif tenaga.

3.3 membran serat berongga

• Ketumpatan pembungkusan tinggi (sehingga 8000 m²/m³), biasa dalam sistem UF/RO, tetapi sensitif terhadap kekeruhan makanan.

4. Membran Khusus dan Sistem Hibrid

4.1 Membran Bio-reaktor (MBR)

• Mengintegrasikan rawatan biologi dengan pemisahan membran, menghasilkan air yang boleh diguna semula (mis., Perbandaran atau air buangan ternakan), walaupun fouling membran memerlukan pembersihan kimia biasa.

4.2 Proses Dual-membran

• UF/MF RO : Menghapuskan 99% bahan pencemar terlarut untuk air ultrapure (elektronik) atau rawatan larut pelupusan sampah.
• Nf ro : Mengurangkan fouling membran RO dalam air sisa salin tinggi melalui rawatan yang dipentaskan.

4.3 Membran yang berfungsi

• Membran Photocatalytic : Membran bersalut TiO₂ merendahkan organik di bawah cahaya UV, mengurangkan fouling.
• Membran antifouling : Pengubahsuaian hidrofilik (mis., Polyvinyl alcohol cantuman) atau komposit nanomaterial (mis., Graphene oxide) meminimumkan lekatan protein/koloid.

5. Senario aplikasi dan garis panduan pemilihan

6. Trend masa depan

• Inovasi Bahan : Membran organik organik hibrid dan membran biopolimer biodegradable.
• Operasi pintar : Pemantauan masa nyata fluks dan tekanan transmembrane yang berasaskan IoT untuk mengoptimumkan kitaran pembersihan.
• Pemulihan sumber : Integrasi dengan penyulingan membran (MD) atau osmosis ke hadapan (FO) untuk pelepasan cecair sifar (ZLD) dan pengekstrakan sumber.

Ringkasan

Teknologi membran air sisa (MF, UF, NF, RO, MBR, dan lain -lain) menangani pelbagai keperluan pemisahan berdasarkan kualiti air, matlamat rawatan, dan kos. Kemajuan masa depan akan memberi tumpuan kepada bahan-bahan dengan ketahanan yang dipertingkatkan, sistem pintar, dan pemulihan sumber untuk mencapai penyelesaian yang mampan dan cekap tenaga.