غشاء UF سرامیکی

 

 

1. غشای اولترافیلتراسیون چیست؟

غشای اولترافیلتراسیون یکی از اولین غشاهای پلیمری توسعه یافته است. این یک غشای فیلتراسیون میکرو متخلخل با محدوده اندازه منافذ نامی 0.001 تا 0.02 میکرون است. هنگامی که فشار مناسب به یک طرف غشاء اعمال می شود، حلال موجود در محلول و برخی املاح با وزن مولکولی کمتر از منافذ ریز غشای اولترافیلتراسیون به طرف دیگر غشا نفوذ می کنند، در حالی که املاح با وزن مولکولی بالاتر یا برخی از میسل های امولسیون شده باقی می مانند و در نتیجه اثر فیلتراسیون حاصل می شود.

 

در زمینه تصفیه آب، فناوری غشای اولترافیلتراسیون در فیلتر کردن ناخالصی ها نسبت به سایر فناوری های فیلتراسیون کارآمدتر است. دقت فیلتراسیون آن می تواند به 99.99٪ برسد که می تواند به طور موثر اکثر مواد مضر در آب را حذف کند. و از مواد شیمیایی کم یا بدون استفاده برای جلوگیری از آلودگی ثانویه کیفیت آب، بنابراین کیفیت آب تصفیه شده بهتر است. از سطح عملیاتی، سیستم فیلتراسیون مبتنی بر فناوری غشای اولترافیلتراسیون دارای درجه بالایی از اتوماسیون، عملکرد ساده و قابل اعتماد است و تنها دو عملیات روشن و خاموش دارد. از آنجا که مواد غشای اولترافیلتراسیون دارای پایداری شیمیایی قوی، مقاومت در برابر خوردگی اسیدی و قلیایی و مقاومت در برابر دمای بالا است، می توان آن را در دمای بالا استریل کرد و دارای طیف گسترده ای از کاربرد است.

 

 

اصل فناوری غشای اولترافیلتراسیون:

 

فناوری غشای اولترافیلتراسیون یک فناوری جداسازی نفوذ غشا است و ظرفیت فیلتراسیون آن بین نانوفیلتراسیون و میکروفیلتراسیون است. اصل کار آن این است:

 

هنگامی که محلول از یک غشای نیمه تراوا عبور می کند، تحت تأثیر فشار، مولکول های کوچک موجود در حلال و املاح می توانند از غشای فیلتر به طرف دیگر غشاء عبور کنند، در حالی که ماکرومولکول ها و کلوئیدهای موجود در املاح رهگیری می شوند زیرا نمی توانند از منافذ غشاء فیلتر عبور کنند. همانطور که محلول به جریان خود ادامه می دهد، مواد بیشتر و بیشتری روی غشاء رهگیری می شوند. بنابراین برای دستیابی به اولترافیلتراسیون باید فشار بیشتری به حلال وارد شود. در عین حال، مواد تشکیل شده در سطح غشاء نیز خواص شیمیایی خاصی از خود نشان می دهند و همچنین اثر رهگیری و تجزیه برخی آلاینده ها را دارند و در نتیجه به تصفیه آب می رسند.

 

با ادامه تجمع ماکرومولکول ها بر روی سطح غشاء، سرعت فیلتراسیون همچنان کاهش می یابد و پدیده "قطب شدن غلظت" رخ می دهد. به منظور فعال ساختن اولترافیلتراسیون به طور مداوم و موثر، دستگاه های اولترافیلتراسیون همزن اغلب در کار واقعی برای حذف پدیده "قطبی شدن غلظت" استفاده می شود.

 

ویژگی های تکنولوژی غشای اولترافیلتراسیون:

 

در مقایسه با سایر فن آوری های تصفیه آب، فناوری غشای اولترافیلتراسیون مزایای بی نظیر بسیاری دارد:

 

اولاً، غشای اولترافیلتراسیون دارای ثبات شیمیایی بالایی است، می تواند در برابر درجه حرارت بالا، اسید و قلیایی مقاومت کند، بنابراین نیازی به کیفیت آب بالا ندارد و تطبیق پذیری قوی دارد.

 

دوم، اصل تکنولوژی غشای اولترافیلتراسیون ساده، آسان برای تحقق عملیات خودکار، صرفه جویی در کار، و آسان برای کار، نگهداری آسان، عملیات ایمن و پایدار است.

 

سوم، فناوری غشای اولترافیلتراسیون یک روش فیزیکی است و هیچ عامل شیمیایی در طول فرآیند تصفیه آب مورد نیاز نیست، بنابراین می تواند به طور موثر از آلودگی ثانویه بدنه های آبی جلوگیری کند.

 

چهارم، فناوری غشای اولترافیلتراسیون دارای راندمان بالا و حجم تصفیه آب زیاد است، به ویژه برای تصفیه آب آشامیدنی شهری با آلودگی کمتر، راندمان بسیار بالایی را نشان می دهد.

 

 

تصفیه آب آشامیدنی شهری

با پیشرفت جامعه، مردم نیازهای بالاتر و بالاتری برای ایمنی آب آشامیدنی دارند، اما در عین حال آلودگی منابع آب شهری در کشور من روز به روز جدی تر می شود و کیفیت آب آب مستقیم نمی تواند استانداردهای آب شرب را برآورده کند، بنابراین تصفیه آب شرب شهری ضروری است.

 

آب آشامیدنی شهری عمدتاً از آب های زیرزمینی و سطحی تأمین می شود. مکانیسم‌های آلودگی این دو منبع آبی متفاوت است، اما آلاینده‌ها عمدتاً ارگانیسم‌های غیرجنسی، باکتری‌ها، قارچ‌ها، ویروس‌ها، مواد معلق و غیره هستند.

 

روش‌های سنتی تصفیه آب آشامیدنی می‌توانند به غیرفعال کردن و خالص‌سازی میکروارگانیسم‌ها و قارچ‌ها و همچنین تصفیه ذرات معلق در سطح میکرون- دست یابند. بر این اساس، فناوری غشای اولترافیلتراسیون همچنین می‌تواند به حذف موثر ذرات نانو- دست یابد، بنابراین کیفیت آب خروجی بالاتر است، که برای سلامت آب آشامیدنی ساکنان شهری اهمیت زیادی دارد.

 

نمک زدایی آب دریا

منابع غیرقابل تجدید-، منابع آب شیرین موجود برای آشامیدن انسان روی زمین به طور فزاینده ای در حال کاهش است و کمبود آب به یکی از مهم ترین مشکلات پیش روی انسان معاصر تبدیل شده است. نمک زدایی از آب دریا یک راه موثر برای حل بحران آب آشامیدنی در نظر گرفته می شود. در حال حاضر فناوری نمک زدایی آب دریا که در دنیا بیشتر مورد مطالعه قرار می گیرد، فناوری الکترودیالیز است. اگرچه الکترودیالیز به عنوان روشی موثر برای شیرین سازی آب دریا در نظر گرفته می شود، اما هزینه عملیاتی آن بالا و میزان بازیابی آن پایین است. با توسعه فناوری، استفاده از فناوری غشای اولترافیلتراسیون در نمک زدایی آب دریا با اسمز معکوس آغاز شده است. عملکرد جداسازی عالی و خواص فیزیکی و شیمیایی آن باعث بهبود بیشتر بازده نمک‌زدایی آب دریا و کاهش مصرف انرژی شده است.

 

تصفیه فاضلاب آبکاری

مقدار فاضلاب تولید شده توسط صنعت برق بسیار زیاد است و حاوی مقدار زیادی کروم شش ظرفیتی، مس، نیکل و سایر فلزات سنگین است. بسیار مضر است و تجزیه زیستی بسیار پایینی دارد. در کار واقعی، اغلب از اکسیداسیون آهن و الکترولیز استفاده می شود، اما اکسیداسیون آهن لجن زیادی تولید می کند که نیاز به تصفیه بیشتری دارد: اگرچه الکترولیز می تواند فاضلاب الکتریکی را به خوبی تصفیه کند، هزینه عملیاتی آن بالا است و برای تبلیغات در مقیاس بزرگ مناسب نیست. استفاده ترکیبی از فناوری اولترافیلتراسیون و فناوری اسمز معکوس به عنوان روشی موثر برای تصفیه آب آبکاری فاضلاب در نظر گرفته می شود. استفاده از دو فناوری غشایی می تواند اکثر فلزات سنگین، کربن آلی و نیترات های موجود در فاضلاب آبکاری را حذف کند و همچنین استفاده از غشاهای اولترافیلتراسیون باعث کاهش آلودگی غشاهای اسمزی و افزایش طول عمر می شود.

 

تصفیه فاضلاب روغنی

منابع اصلی فاضلاب روغنی شامل نشت نفت خام، فاضلاب کشتارگاه و فاضلاب خانگی و غیره است. اجزای اصلی آن روغن شناور، روغن پراکنده، روغن امولسیون شده و روغن سنگین و غیره است. از آنجایی که مولکول های روغن امولسیون شده عموماً بزرگ هستند، می توان از فناوری غشای اولترافیلتراسیون برای عبور فاضلاب روغنی از غشای اولترافیلتراسیون تحت فشار استفاده کرد و روغن امولسیون شده و سایر آلاینده های ماکرومولکولی با راندمان حذف بالا رهگیری می شود.

 

استفاده مجدد از فاضلاب شهری

استفاده مجدد از فاضلاب شهری یک اقدام مهم برای کاهش فشار آب شهری است. پس از تصفیه فاضلاب خانگی شهری برای رعایت استانداردهای استفاده مجدد، از آن برای سبز کردن آب شهری و سیستم های آب احیا شده شهری استفاده می شود. استفاده از فناوری غشای اولترافیلتراسیون می تواند به سرعت فاضلاب شهری را برای برآورده کردن استانداردها تصفیه کند. از آنجایی که فاضلاب شهری قابلیت تجزیه زیستی خوبی دارد، در کار واقعی، به منظور بهبود کیفیت پساب، فرآیند لجن فعال چرخه (CASS) و فناوری غشای اولترافیلتراسیون اغلب به طور همزمان استفاده می شود. در شرایط زمان عمل هیدرولیک 12 ساعت، میزان حذف COD این روش به بیش از 86 درصد می‌رسد. میزان حذف نیتروژن آمونیاکی به بیش از 90 درصد می رسد و مقدار pH پساب از 7.25 تا 7.89 متغیر است که مطابق با استاندارد استفاده مجدد از آب شهری است.

 

بازیابی پساب صنایع غذایی

علاوه بر بهبود کیفیت پساب، فناوری غشای اولترافیلتراسیون همچنین می تواند مقدار زیادی از مواد جامد مفید را متمرکز و بازیافت کند. معمول ترین کاربرد در زمینه صنایع غذایی است. فاضلاب تولید شده توسط صنایع غذایی حاوی مقادیر زیادی چربی، پروتئین، نشاسته، مخمر و ... است که اگر این مواد به محیط بیرون ریخته شوند نه تنها باعث آلودگی محیط زیست می شوند، بلکه باعث ضایعات زیادی نیز می شوند. بنابراین از فناوری ماژول اولترافیلتراسیون برای رهگیری اجزای مفید در فاضلاب استفاده می شود و در عین حال BOD و COD موجود در آب نیز از آب جدا می شود. مواد محیطی جدا شده استخراج و بازیافت می شوند که می تواند منافع اقتصادی بیشتری برای شرکت به همراه داشته باشد.

 

 

1. حالت فیلتراسیون کامل-جریان
هنگامی که مواد جامد معلق، کدورت و COD ورودی اولترافیلتراسیون کم باشد، مانند آب سطحی، آب چاه، آب لوله کشی و آب دریا با کیفیت آب خوب، یا پیش تصفیه دقیق قبل از اولترافیلتراسیون تنظیم شده باشد، مانند تجهیزات انعقاد و شفاف سازی، فیلتر شنی و چند{0}}فیلتر رسانه ای و سایر منابع آب با کیفیت آب فوق العاده فیلتر شده ضعیف{1}. حالت این حالت فیلتراسیون مشابه فیلتراسیون سنتی است. پساب وارد مجموعه غشای اولترافیلتراسیون می شود و همه از سطح غشاء عبور می کند تا به آب تولید شده تبدیل شود و از سمت فیلتر غشاء اولترافیلتراسیون خارج می شود. ناخالصی‌هایی مانند جامدات معلق، کلوئیدها و مواد آلی ماکرومولکولی که توسط غشای اولترافیلتراسیون رهگیری می‌شوند، از طریق شستشوی معکوس آب، شستشوی معکوس شیمیایی و تمیز کردن منظم شیمیایی از مجموعه غشا خارج می‌شوند.

 

2. فیلتراسیون متقاطع-جریان

وقتی مواد معلق و کدورت آب ورودی اولترافیلتراسیون زیاد باشد، مانند کاربردهای تصفیه فاضلاب یا استفاده مجدد از فاضلاب، اولترافیلتراسیون را می توان در حالت فیلتراسیون متقاطع{0}}جریان انجام داد. پساب وارد مجموعه غشای اولترافیلتراسیون می شود، بخشی از آن از سطح غشاء عبور می کند تا به آب تولیدی تبدیل شود و قسمت دیگر با ناخالصی هایی مانند مواد معلق از مجموعه غشا خارج می شود تا به آب غلیظ تبدیل شود. آب غلیظ تخلیه شده مجدداً{3}} تحت فشار قرار می گیرد و به مجموعه غشاء بازگردانده می شود، نیروی برشی ایجاد شده توسط سرعت جریان بالا در سطح غشاء حفظ می شود و ناخالصی هایی مانند مواد معلق موجود در سطح غشاء را از بین می برد تا لایه آلودگی غشاء اولترافیلتراسیون به طور نسبی در سطح غشاء غشاء حفظ شود.

 

3. فیلتراسیون تخلیه غلیظ

هنگامی که محتوای جامدات معلق ورودی UF کم است، UF را می توان در حالت فیلتراسیون تخلیه کنسانتره کار کرد. پساب وارد مجموعه غشاء UF می شود و با نسبت کم کنسانتره، معمولاً 10-5 درصد حجم ورودی، از مجموعه غشا تخلیه می شود و بیشتر پساب از سطح غشاء عبور می کند تا به آب تولیدی تبدیل شود.

 

عملیات فیلتراسیون تخلیه کنسانتره و حالت فیلتراسیون متقاطع-همچنین برای بازیابی عملکرد فیلتراسیون غشایی UF به شستشوی معکوس آب، شستشوی معکوس شیمیایی، و تمیز کردن منظم شیمیایی نیاز دارند. حالت فیلتر{2}}جریان کامل مصرف انرژی و فشار عملیاتی پایینی دارد، بنابراین هزینه عملیاتی کمتر است. در حالی که حالت فیلتراسیون متقاطع{3}}می‌تواند جریان ورودی با محتوای جامدات معلق بالاتر را کنترل کند. انتخاب حالت خاص باید بر اساس محتوای جامدات معلق، کدورت و COD در ورودی تعیین شود.

 

 

1. تشخیص عملکرد غشاء UF

به منظور بررسی اثر عملکرد دستگاه UF و امکان رسوب غشایی، لازم است برخی از پارامترهای کلیدی در حین کار دستگاه UF نظارت شود.

 

1.1 کدورت: به مواد معلق مانند گل، گرد و غبار، مواد آلی ریز، پلانکتون ها و مواد کلوئیدی در آب اطلاق می شود که باعث کدر شدن کیفیت آب و ایجاد درجه مشخصی از کدورت می شود. معمولاً این مواد معلق و مواد کلوئیدی باکتری ها و ویروس ها را نیز انگلی می کنند. به عنوان مثال، کدورت آب آشامیدنی عموماً لازم است که از 1 NTU تجاوز نکند و کدورت پساب غشای اولترافیلتراسیون معمولاً از 0.1 NTU تجاوز نکند.

 

1.2 TSS (کل مواد جامد معلق): به ماده جامدی اطلاق می شود که پس از عبور نمونه آب از غشای فیلتر با اندازه منافذ 0.45 میکرومتر و خشک شدن به وزن ثابت در 103 درجه تا 105 درجه، روی غشای فیلتر باقی می ماند. کل جامدات معلق یکی از شاخص های مهم برای اندازه گیری میزان آلودگی آب است. این پارامتر به طور کلی دقیق تر از کدورت است (کدورت معمولاً نمی تواند ذرات بسیار ریز را تشخیص دهد).

 

1.3 SDI (شاخص چگالی سیلتاسیون): یکی از پارامترهای شاخص کیفیت آب مهم در سیستم تصفیه آب اسمز معکوس است. مقدار SDI نشان دهنده محتوای ذرات، کلوئیدها و سایر مواد موجود در آب است که می توانند تجهیزات مختلف تصفیه آب را مسدود کنند. این پارامتر معمولاً برای قضاوت در مورد احتمال مسدود شدن ذرات و کلوئیدها در آب تجهیزات مختلف تصفیه آب استفاده می شود (شکل زیر را ببینید).

 

تعیین SDI این است که به طور مداوم یک فشار معین (30PSI، معادل 2.1 کیلوگرم بر سانتی متر) به نمونه آب اندازه گیری شده بر روی یک غشای فیلتر ریز متخلخل با قطر 47 میلی متر و اندازه منافذ 0.45 میکرومتر اضافه شود و زمان Ti (ثانیه) مورد نیاز برای فیلتر کردن 500 میلی لیتر آب (ثانیه بعد از 50 میلی لیتر آب و مدت زمان مورد نیاز مجدداً Tml) ثبت شود. فیلتر کردن به مدت 15 دقیقه (T). مقدار SDI با فرمول محاسبه می شود. معمولاً لازم است که مقدار SDI ورودی اسمز معکوس (یعنی آب اولترافیلتراسیون) از 5 تجاوز نکند.

 

1.4 TOC (Total Organic Carbon): این پارامتر بیشتر برای تعیین محتوای آلی در آب استفاده می شود. به کل مقدار کربن موجود در مواد آلی محلول و معلق در آب، از جمله مواد آلی طبیعی و مصنوعی اشاره دارد. کربن آلی کل به طور کلی برای ارزیابی احتمال و روند رسوب آلی و رسوب بیولوژیکی غشاء در پساب اولترافیلتراسیون استفاده می شود. وقتی TOC ورودی غشای اولترافیلتراسیون بیشتر از 2 میلی گرم در لیتر باشد، به این معنی است که احتمال رسوب بیولوژیکی در سطح غشای اولترافیلتراسیون بسیار زیاد است.

 

1.5 DOC (کربن آلی محلول): بخشی از کل کربن آلی (TOC) که می تواند در آب حل شود به طور کلی به کربن آلی اطلاق می شود که می تواند از غشای فیلتر با اندازه منافذ 0.45 میکرون عبور کند و در طول فرآیند تجزیه تبخیر و از بین نمی رود. به جز فاضلاب، نسبت کربن آلی محلول (DOC) در اکثر آب های طبیعی به کل کربن آلی (TOC) حدود 80 تا 95 درصد است.

 

1.6 آهن و منگنز: اشکال اکسید شده آهن و منگنز را می توان توسط سیستم غشایی اولترافیلتراسیون حفظ کرد، اما همچنین می تواند باعث رسوب غشاء شود. یون‌های آهن عموماً به طور طبیعی وجود دارند (مانند آب‌های زیرزمینی)، یا در اثر خوردگی خطوط لوله یا تجهیزات پیش تصفیه اولترافیلتراسیون یا توسط لخته‌سازهای باقی‌مانده اضافه شده به تجهیزات انعقادی و شفاف‌سازی پیش تصفیه اولترافیلتراسیون تولید می‌شوند.

 

1.7 کلسیم و منیزیم: سختی آب عمدتاً از یون‌های کلسیم و یون‌های منیزیم ناشی می‌شود. با توجه به سختی، آب را می توان به آب نرم (محاسبه به عنوان CaCO3، حداکثر بیش از 60 میلی گرم در لیتر)، آب سخت (محاسبه به عنوان CaCO3، حداکثر بیش از 180 میلی گرم در لیتر) و آب بسیار سخت (محاسبه به عنوان CaCO3، بیش از 180 میلی گرم در لیتر) تقسیم کرد. سختی برای سلامتی انسان مضر نیست، اما اگر سختی آب بیش از حد باشد، باعث ایجاد پوسته پوسته شدن روی سطح خطوط لوله، تجهیزات یا غشاها در هنگام تصفیه آب می شود.

 

1.8 رسانایی: رسانایی آب به طور خطی با کل جامدات محلول (TDS) مرتبط است که نشان دهنده رسانایی آب است.

 

مقدار pH 1.9: برای نشان دادن مقدار pH آب استفاده می شود. مقدار pH کمتر از 7 اسیدی و مقدار pH بیشتر از 7 قلیایی است. مقدار pH آب خالص 7 است که خنثی است. PH بالا طعم آب را تلخ می کند و به راحتی باعث پوسته پوسته شدن لوله ها و تجهیزات آب می شود. آب با مقدار pH پایین باعث خوردگی یا حل شدن فلزات و سایر تجهیزات می شود.

 

1.10 سیلیس: به سیلیس فعال (سیلیکا محلول) یا سیلیس غیر فعال (سیلیکا کلوئیدی) تقسیم می شود. به طور کلی، سیلیس کلوئیدی رسوب غشاهای اولترافیلتراسیون را تسریع می کند.

 

2. انواع آلودگی های غشایی اولترافیلتراسیون

2.1 آلودگی کلوئیدی: کلوئیدها عمدتاً در آب های سطحی وجود دارند. به خصوص با تغییر فصول، آب حاوی مقدار زیادی مواد معلق مانند خاک رس، سیلت و سایر کلوئیدها است که در بدنه آبی وجود دارد. برای غشاهای اولترافیلتراسیون بسیار مضر است. زیرا در فرآیند فیلتراسیون تعداد زیادی ذرات کلوئیدی با جریان آب تولید شده از غشا به سطح غشاء جریان می یابد. ذرات رهگیری شده توسط غشاء به راحتی یک لایه ژل تشکیل می دهند. بخشی از ذرات که معادل یا کوچکتر از اندازه منافذ غشا هستند به داخل منافذ غشا نفوذ کرده و کانال جریان آب را مسدود می کنند و در نتیجه تغییرات غیر قابل برگشتی ایجاد می شود. علاوه بر این، آهن، منگنز در آب و کلوئیدهای تشکیل شده با افزودن منعقد کننده های آهن یا آلومینیوم در پیش تصفیه اولترافیلتراسیون ممکن است یک لایه ژل بر روی سطح غشاء تشکیل دهند.

 

2.2 آلودگی آلی: برخی از مواد آلی در آب به طور مصنوعی در طی تصفیه آب اضافه می شوند، مانند سورفکتانت ها، مواد شوینده و لخته های پلیمری، و برخی در آب طبیعی وجود دارند. این مواد همچنین می توانند روی سطح غشاء جذب شوند و به عملکرد غشا آسیب وارد کنند.

 

2.3 آلودگی میکروبی: آلودگی میکروبی نیز عامل خطرناکی برای عملکرد ایمن غشاهای اولترافیلتراسیون است. برخی از مواد مغذی توسط غشاء رهگیری شده و در سطح غشا جمع می شوند. باکتری ها در این محیط به سرعت تکثیر می شوند. باکتری های زنده همراه با مواد دفعی خود مخاط میکروبی را تشکیل می دهند و به شدت به سطح غشاء می چسبند. این مخاط ها با رسوبات دیگر ترکیب می شوند و یک لایه پوششی پیچیده را تشکیل می دهند که نه تنها بر نفوذپذیری آب غشا تأثیر می گذارد، بلکه باعث رسوب غیر قابل برگشت غشاء می شود.

 

 

 

 

تگ های محبوب: غشاء uf سرامیک، تولید کنندگان، تامین کنندگان، غشاء uf سرامیک چین