Технологията за разделяне на мембрани е процес, който използва селективната пропускливост на мембраните за разделяне на различни компоненти в сместа. Тази технология позволява разделяне, пречистване и концентриране на вещества без промяна на фазата, което я прави високоенергийно-ефективен процес. Основните мембранни процеси включватмикрофилтрация (MF), ултрафилтрация (UF), нанофилтрация (NF), обратна осмоза (RO), електродиализа (ЕД), течни мембрани, первапорация, имембранна дестилация. Сред тях първите шест в момента са най-широко използвани в индустрията.
Основни предимства на мембранното разделяне
Ниска консумация на енергия
Мембранните процеси обикновено не включват фазова промяна, което ги прави по-енергийно-ефективни от традиционните методи за разделяне. Таблица 1 дава енергийните изисквания за различни методи за обезсоляване на морска вода, показвайки, че обратната осмоза консумира най-малко енергия.
| Метод на разделяне | Консумирана мощност (kW·h/m³) | Консумация на топлина (kJ/m³) |
|---|---|---|
| Обратна осмоза | 3.5 | 12.6×10³ |
| Замръзване | 9.3 | 33.5×10³ |
| Екстракция | 25.6 | 92.1×10³ |
| Електродиализа | 32.2 | 116×10³ |
| Много{0}}етапна флаш дестилация | 62.8 | 220×10³ |
Технологията за мембранно разделяне представлява усъвършенстван, ефективен и екологично чист процес на разделяне. Неговите предимства-ниска консумация на енергия, меки условия и широка приложимост-го правят идеален за пречистване на отпадъчни води в индустрии като галванопластика, химическо производство и производство на хартия.
Мембранното разделяне работи при меки условия, което го прави подходящо за термично чувствителни материали като сок, аминокиселини, ензими и фармацевтични продукти. Може да отделя органични и неорганични съединения, колоиди, бактерии, вируси и дори емулгирани капчици или азеотропни смеси. Мембранните системи използват налягане като основна движеща сила, което позволява компактно оборудване, проста работа, малък отпечатък и по-ниски капиталови разходи.
Индустриално развитие и пазарен растеж
През последните десетилетия глобалната мембранна технология се разви бързо със значителен растеж в САЩ, Европа и Япония. Пазарът на мембрани се увеличи от 13,53 милиарда щатски долара през 1986 г. на 30,89 милиарда през 1996 г., показвайки силна индустриална експанзия.
| Регион | 1986 (милиарди USD) | 1991 г. (милиарди щатски долара) | 1996 г. (милиарди щатски долара) |
|---|---|---|---|
| САЩ | 5.9 | 8.83 | 13.31 |
| Западна Европа | 4.35 | 6.63 | 8.23 |
| Япония | 2.98 | 3.78 | 5.30 |
| други | 0.3 | 1.25 | 4.05 |
| Общо | 13.53 | 20.49 | 30.89 |
Приложения за екологично инженерство
1) Пречистване на питейната вода
Мембранни процеси като микрофилтрация, ултрафилтрация и обратна осмоза се използват за отстраняване на бактерии, вируси, тежки метали, пестициди и повърхностноактивни вещества от питейната вода. Те предлагат по-безопасна и по-ефикасна алтернатива на традиционните методи за флокулация и хлориране.
2) Възстановяване на отпадъчни води от галванопластика
От 1970 г. RO мембраните се прилагат за възстановяване на никел, хром, цинк и мед от отпадъчни води от галванопластика. Например, RO може да концентрира никел от 650 mg/L до 13 000 mg/L, постигайки 92% степен на разделяне с месечна честота на почистване.
(3) Пречистване на отпадъчни води, съдържащи тежки метали
Електродиализата ефективно премахва медните йони от отпадъчни води от ецване и електронни процеси, където концентрациите на мед варират между 1000–3000 mg/L. Обезсолената вода може да намали нивата на мед под 20 mg/L с консумация на енергия под 3 kWh/m³, демонстрирайки както техническа, така и икономическа осъществимост.
Технологията за мембранно разделяне представлява усъвършенстван, ефективен и екологично чист процес на разделяне. Неговите предимства-ниска консумация на енергия, меки условия и широка приложимост-го правят идеален за пречистване на отпадъчни води в индустрии като галванопластика, химическо производство и производство на хартия.
