Технологія мембранного розділення – це процес, який використовує вибіркову проникність мембран для розділення різних компонентів у суміші. Ця технологія дає змогу відокремлювати, очищати та концентрувати речовини без зміни фази, що робить її високое-енергоефективним процесом. Основні мембранні процеси включаютьмікрофільтрація (MF), ультрафільтрація (УФ), нанофільтрація (NF), зворотний осмос (RO), електродіаліз (ЕД), рідкі мембрани, первапорація, імембранна дистиляція. Серед них перші шість на даний момент найбільш широко використовуються в промисловості.
Основні переваги мембранного розділення
Низьке енергоспоживання
Мембранні процеси зазвичай не передбачають зміни фази, що робить їх енерго-ефективнішими, ніж традиційні методи розділення. У таблиці 1 наведено потреби в енергії для різних методів опріснення морської води, показуючи, що зворотний осмос споживає найменше енергії.
| Метод поділу | Споживана потужність (кВт·год/м³) | Споживання тепла (кДж/м³) |
|---|---|---|
| Зворотній осмос | 3.5 | 12.6×10³ |
| Заморожування | 9.3 | 33.5×10³ |
| Видобуток | 25.6 | 92.1×10³ |
| Електродіаліз | 32.2 | 116×10³ |
| Багато-ступенева флеш дистиляція | 62.8 | 220×10³ |
Технологія мембранної сепарації представляє передовий, ефективний і екологічно чистий процес сепарації. Його переваги-низьке енергоспоживання, м’які умови та широке застосування-роблять його ідеальним для очищення стічних вод у таких галузях, як гальванічна, хімічна та паперова промисловість.
Мембранне відділення працює в м’яких умовах, що робить його придатним для термічно чутливих матеріалів, таких як сік, амінокислоти, ферменти та фармацевтичні препарати. Він може відокремлювати органічні та неорганічні сполуки, колоїди, бактерії, віруси та навіть емульговані краплі або азеотропні суміші. Мембранні системи використовують тиск як основну рушійну силу, що забезпечує компактне обладнання, просту роботу, невелику площу та менші капітальні витрати.
Розвиток промисловості та зростання ринку
За останні десятиліття глобальна мембранна технологія швидко розвивалася, зі значним зростанням у США, Європі та Японії. Ринок мембран зріс з 13,53 мільярдів доларів США в 1986 році до 30,89 мільярдів доларів США в 1996 році, демонструючи потужне промислове розширення.
| Регіон | 1986 (млрд. дол. США) | 1991 (млрд. дол. США) | 1996 (млрд. дол. США) |
|---|---|---|---|
| США | 5.9 | 8.83 | 13.31 |
| Західна Європа | 4.35 | 6.63 | 8.23 |
| Японія | 2.98 | 3.78 | 5.30 |
| інші | 0.3 | 1.25 | 4.05 |
| Всього | 13.53 | 20.49 | 30.89 |
Застосування екологічної інженерії
1) Очищення питної води
Мембранні процеси, такі як мікрофільтрація, ультрафільтрація та зворотний осмос, використовуються для видалення бактерій, вірусів, важких металів, пестицидів і поверхнево-активних речовин з питної води. Вони пропонують безпечнішу та ефективнішу альтернативу традиційним методам флокуляції та хлорування.
2) Відновлення стічних вод гальванічного покриття
Починаючи з 1970-х років, RO-мембрани застосовуються для відновлення нікелю, хрому, цинку та міді зі стічних вод гальванічного покриття. Наприклад, RO може концентрувати нікель від 650 мг/л до 13 000 мг/л, досягаючи 92% сепарації при щомісячній частоті очищення.
(3) Очищення стічних вод із вмістом важких металів
Електродіаліз ефективно видаляє іони міді зі стічних вод травлення та електронних процесів, де концентрація міді становить 1000–3000 мг/л. Опріснена вода може знизити рівень міді нижче 20 мг/л із споживанням електроенергії нижче 3 кВт/год/м³, демонструючи як технічну, так і економічну доцільність.
Технологія мембранної сепарації представляє передовий, ефективний і екологічно чистий процес сепарації. Його переваги-низьке енергоспоживання, м’які умови та широке застосування-роблять його ідеальним для очищення стічних вод у таких галузях, як гальванічна, хімічна та паперова промисловість.
