Технологията за разделяне на мембрани е усъвършенстван и ефикасен метод, който използва селективната пропускливост на полупропускливите мембрани за разделяне, пречистване и концентриране на различни компоненти в смес, постигайки целенасочено разделяне на специфични вещества. През последните няколко десетилетия тази технология се разви бързо и се превърна в основен процес в пречистването на вода, обработката на храни, биомедицината и химическото производство. Той също така служи като ключова технология, поддържаща енергоспестяването и рециклирането на ресурсите в съвременната индустрия за опазване на околната среда.
I. Определение и принцип на технологията за мембранно разделяне
„Мембрана“ се отнася до тънък материален слой със селективна пропускливост, който позволява на определени вещества да преминават, докато блокира други, под въздействието на движещи сили като разлика в налягането, градиент на концентрация, електрическо поле или температурна разлика.
Основният принцип на мембранното разделяне се крие в разликите в размера, разтворимостта, заряда или полярността между молекулите, йоните или частиците, което води до различни скорости на миграция през мембраната-като по този начин се постига разделяне или концентрация.
В областта на пречистването на водата мембранното разделяне разчита предимно нафизическа филтрация, ефективно премахване на суспендирани твърди вещества, колоиди, органични замърсители, йони и микроорганизми. Той постига високо{1}}ефективно пречистване без въвеждане на химически реагенти и предлага изключителни предимства като висока селективност, ниска консумация на енергия и устойчивост.
Основният механизъм на мембранното разделяне се основава населективна пропускливостна мембраните-способността да позволяваме на определени вещества да преминават през тях, като същевременно отхвърляме други, както е илюстрирано на Фигура 1.
II. Класификация на технологиите за мембранно разделяне
Технологиите за мембранно разделяне могат да бъдат категоризирани според размера на мембранните пори и механизма на разделяне в следните основни типове:
1. Микрофилтрация (MF)
С размери на порите от приблизително 0,1–10 μm, MF мембраните отстраняват предимно суспендирани частици, бактерии и макромолекулни органични вещества от водата. Обичайните материали включват полипропилен (PP) и поливинилиден флуорид (PVDF). MF системите се отличават с висок поток и ниско работно налягане и се използват широко при пречистване на питейна вода и обработка на храни.
2. Ултрафилтрация (UF)
С размери на порите около 0,01–0,1 μm UF мембраните могат да задържат вируси, колоиди и макромолекулни органични съединения. Те обикновено се прилагат в биофармацевтични продукти, пречистване на промишлени отпадъчни води и системи с мембранни биореактори (MBR).
3. Нанофилтрация (NF)
С размери на порите, вариращи от 1–10 nm, NF мембраните попадат между UF и RO по отношение на ефективността. Те ефективно премахват двувалентни йони и малки органични молекули, което ги прави подходящи за омекотяване на питейна вода, повторна употреба на промишлени отпадъчни води и като предварителна обработка за RO системи.
4. Обратна осмоза (RO)
С размери на порите, по-малки от 1 nm, RO е най-добрата налична технология за разделяне на мембрани. Може да отстрани почти всички разтворени вещества във вода, включително соли, тежки метали и малки органични замърсители.
RO мембраната (мембрана за обратна осмоза) служи като основен компонент в обезсоляването на морска вода, производството на високо{0}}чиста вода и системите за чиста вода.
Освен това специализирани форми като напрЕлектродиализа (ЕД), Диализа (DS), Газова сепарация (GS), иПервапорация (PV)допълнително разшириха обхвата и потенциала за приложение на технологиите за мембранно разделяне.
