Твердый анализ ¦Технологии мембраны для очистки воды (UF, NF, RO): глубокое изучение плюсов и минусов

Мембрана нанофильтрации (NF):

• Может перехватывать вещества на наноуровне (0,001 микрон).

• Работает в диапазоне между ультрафильтрацией (UF) и обратным осмосом (RO).

• Отбрасывает органические молекулы с молекулярной массой около 200-800 Дальтонов.

• Способен отталкивать 20%-98% растворенных солей, с более низкими скоростями удаления моновалентных ионов по сравнению с многовалентными ионами.

• В основном используется для удаления органических веществ и цвета из поверхностных вод, твердости и радия из грунтовых вод и частичного удаления растворенных солей.

• Используется для извлечения и концентрации ценных веществ в пищевом и фармацевтическом производстве.

• Рабочее давление обычно составляет от 3,5 до 30 бар.

Мембрана обратного осмоса (RO):

• Наилучший продукт отделения мембраны; эффективно отталкивает все растворенные соли и органические вещества с молекулярной массой > 100 Дальтонов, позволяя молекулам воды проходить.

• Широко применяется для опреснения морской воды и соленой воды, приготовления питьевой воды для котлов, производства промышленной чистой воды и сверхчистой воды электронного класса, очистки питьевой воды,очистка сточных вод, и специализированные процессы разделения.

Ультрафильтрационная (УФ) мембрана:

• Может перехватывать макромолекулы и белки размером от 1 до 20 нанометров.

• Позволяет пропускать небольшие молекулы и растворенные твердые вещества (неорганические соли), отвергая коллоиды, белки, микроорганизмы и крупные органические молекулы.

• Рабочее давление обычно составляет от 1 до 5 бар.

Различия между UF, NF и RO мембранами:

• Ультрафильтрация (УФ):Технология разделения мембраны под давлением. Под давлением небольшие молекулы растворенного вещества и растворитель проходят через мембрану с определенными размерами пор, в то время как большие молекулы растворенного вещества сохраняются,частичное очищение раствора.

• Нанофильтрация (NF):Работает между UF и RO. В основном используется для муниципальной или промышленной опреснения. достигает > 90% отторжения соли. В то время как RO достигает > 99% отторжения,NF обеспечивает значительную экономию затрат, если не требуется строгой чистоты воды.

• Обратный осмос (RO):Технология фильтрации мембранного разделения с использованием разницы давления в качестве движущей силы. Широко используется в исследованиях, медицине, пищевых продуктах и напитках, опреснении морской воды и т. Д. Приложения включают:производство космической воды, очищенная вода, дистиллированная вода; вода для разведения напитков при производстве алкоголя; предварительная обработка воды в фармацевтической и электронной промышленности; концентрация, разделение, очистка,и состав раствора в химических процессах; опреснение/омекание для водоснабжения котлов; опреснение морской воды/соляной воды; водоснабжение и очистка сточных вод для бумажной промышленности, электропластировки, печати и окрашивания.

Сравнение РО и УФ мембран:

• Поры мембраны РО примерно 1/100 размерами поров мембраны УФ. Следовательно, оборудование РО может эффективно удалять химические загрязнители, такие как тяжелые металлы, пестициды,и хлороформа из водыУФ может удалять загрязняющие частицы и бактерии, все из которых также эффективно удаляет РО.

• Как системы ОР, так и UF используют элементы мембраны в качестве основного компонента.

  1. Качество воды и нормативные стандарты:Например, стандарт количества бактерий для сточных вод: системы UF в разделе "Общие очистители воды" допускают до 100 CFU/mL; системы RO более строгие, допуская только 20 CFU/mL.Качество сточных вод РО значительно выше.

  2. Философия использования воды:Системы РО обеспечивают выход с разделенным потоком: очищенная вода для питья/концентрат для стирки.Хотя она может быть использована для питья, если качество кормовой воды отличное.. (Примечание: это во многом зависит от качества источника воды и специфических возможностей системы UF).

Преимущества ультрафильтрации (УФ):

• Как правило, не требует насоса, не потребляет электричество, устраняя проблемы электрической безопасности.

• Меньше соединений, меньше требований к давлению воды, что приводит к меньшему количеству сбоев и утечек.

• Простая структура, более низкая стоимость.

• Легкая эксплуатация, низкие эксплуатационные затраты, не требует химических добавок.

• Работает в умеренных условиях (без изменения фазы, минимальное изменение температуры/pH), сохраняя активность биологических макромолекул.

• В основном используется для опреснения, обезвоживания и концентрации биологических макромолекул.

Преимущества систем обратного осмоса:

• Высокая безопасность воды; эффективно удаляет различные вредные примеси.

• Хорошо работает при чрезвычайных ситуациях с водоснабжением (при условии, что предварительная обработка является адекватной).

• Улучшенный вкус воды.

• Эффективно уменьшает твердость воды, минимизируя образование чешуи в сосудах для нагрева воды.

Применение различных мембран в очистке воды:

• Нанофильтрация (NF):Приготовление питьевой воды и расширенная очистка; очистка сточных вод (муниципальные сточные воды, текстильные/окрашивающие стоки, сточные воды кожевенных заводов, сточные воды электропластировки, сточные воды бумагоделания).

• Передняя осмоза (FO):Обезсольнение морской воды, очистка промышленных сточных вод, очистка полигонов.

• Обратный осмос (RO):Обычная очистка воды, очистка бытовых сточных вод, очистка сточных вод от тяжелых металлов, очистка масляных сточных вод и т.д.

Технология очистки воды с помощью мембраны: принципы и процессы

Использует мембранную технологию в качестве основного метода фильтрации, дополненную предварительной обработкой и другим оборудованием для достижения целей очистки.

Двухступенчатый процесс обработки очищенной воды с использованием ОР:
Raw Water → Quartz Sand Filter → Activated Carbon Filter → Safety Filter → Multi-stage Pump → Primary RO Membrane (Concentrate Recovery) → Multi-stage Pump → Secondary RO Membrane (Concentrate Recovery) → Purified Water

Одноступенчатый процесс обработки очищенной воды с использованием РО:
Сырая вода → Кварцевый песочный фильтр → Активированный углеродный фильтр → Безопасный фильтр → Многоступенчатый насос → Первичная RO мембрана (восстановление концентрата) → Очищенная вода

Минеральная вода / Горная родниковая вода / Процесс очистки воды:
Сырая вода → Кварцевый песочный фильтр → Активированный углеродный фильтр → Безопасный фильтр → Ультрафильтрационная (УФ) мембрана → Минеральная вода / Горные источники воды / очищенная вода

Ультрачистая вода / Деионизированный процесс воды:
Raw Water → Quartz Sand Filter → Activated Carbon Filter → Safety Filter → Multi-stage Pump → Primary RO Membrane (Concentrate Recovery) (or use Two-Stage RO) → Primary Mixed Bed (MB) Unit → Secondary Mixed Bed (MB) Unit → Ultrapure Water