Wat is ultrafiltratie van water?

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-02 14:00

Een effectieve manier om water te zuiveren is om het door semi-permeabele membranen te persen. Filtratieprocessen worden geclassificeerd op basis van de grootte van de te scheiden deeltjes:

• microfiltratie door membranen met poriegroottes van 0,05 tot 10 micron;
• ultrafiltratie - poriën van 0,001 µm tot 0,05 µm;
• omgekeerde osmose en nanofiltratie - poriën 1 nm en lager.

Ultrafiltratie van water is ontworpen om micro-organismen en macroscopische insluitsels te verwijderen die niet door de poriën van het membraan gaan.

Het traditionele mechanisme van opvulfilters is gebaseerd op zwaartekrachtreiniging. Ultrafiltratie is vergelijkbaar met zeven door een poreuze zeef, waarbij alle deeltjes met een grotere diameter worden gescheiden.

Membraantypes

Filterelementen zijn vlakke platen of vezels met capillairen. Via de eerste wordt voornamelijk ultrafiltratie van afvalwater uitgevoerd, en de laatste zijn bedoeld voorwaterbehandeling.

De vezels zijn voornamelijk enkelkanaals gemaakt, met een binnendiameter van ongeveer 0,8 mm. Ze zijn onderhevig aan frequente stress en kunnen worden vernietigd door terugspoelen. Meerkanaalsvezels bevatten meerdere haarvaten en zijn aanzienlijk sterker.

Membranen zijn gemaakt van polymeren zoals polyestersulfon. De parameters kunnen worden gewijzigd door andere synthetische materialen toe te voegen. Het brede pH-bereik van de vloeistoffen die worden verwerkt, maakt het mogelijk om de filterelementen effectief te reinigen.

Polymeermembranen moeten periodiek worden ontsmet, omdat microben graag organisch materiaal eten en er kolonies op vormen.

Duurzaam keramisch membraan, goed gewassen met wasmiddelen. De prijs is hoger, maar de levensduur bereikt 10 jaar.

Filtratiemethoden

Ultrafiltratie watersysteem bestaat uit modules gevuld met holle poreuze vezels. De initiële vloeistof komt de haarvaten binnen, waarna filtratie door de zijwanden plaatsvindt. Achterwaartse invoer is ook mogelijk.

Het spoelen wordt uitgevoerd door het filtraat met de toevoer in de tegenovergestelde richting. Uniforme verdeling van vloeistof buiten de vezels zorgt voor het verwijderen van afzettingen uit de haarvaten. Hierbij is het belangrijk om de juiste spoelmodus te kiezen zodat de vuillaag makkelijker te verwijderen is.

Filters werken in twee modi, waaronder druk: water wordt onder druk aan de behuizing van het apparaat toegevoerd. De onderdompelingsmethode wordt uitgevoerd met behulp van membranen die in een open container zijn neergelaten. Aan de uitlaatzijde wordt een vacuüm gecreëerd en vloeistof wordt door het filtermateriaal gezogen.

Modules zijn verticaal gerangschikt. Water komt ze aan de ene kant binnen en wordt aan de andere kant afgevoerd. Het aantal modules in één filter is meestal niet groter dan twee eenheden. Hierdoor zijn er minder pakkingen nodig, wat de kans op lekkage verkleint. Verticale modules zijn gemakkelijk te onderhouden en te testen. Ze zijn eenvoudig te installeren en te verwijderen.

Filtermodi

Wanneer ultrafiltratie van water wordt uitgevoerd, kunnen filters werken in doodlopende en tangentiële modi. In het eerste geval wordt al het aangevoerde water gezuiverd. De afzettingen van het membraan worden periodiek verwijderd tijdens het spoelproces of met de drainstroom. Het membraan vervuilt snel en de drukval erover moet laag worden gehouden, wat de prestatie van het apparaat vermindert. De methode wordt gebruikt voor waterbehandeling, met een lage concentratie aan suspensies.

In de tangentiële modus circuleert het gefilterde medium langs het oppervlak van het membraan en worden er kleine afzettingen op gevormd. De turbulentie van de stroming in het aanvoerkanaal maakt het mogelijk om water met een hoge concentratie aan zwevend stof te zuiveren. De nadelen van deze methode zijn de stijging van de energiekosten om een hoog debiet te creëren en de noodzaak om extra leidingen aan te leggen.

Ultrafiltratie parameters

De belangrijkste parameters van ultrafiltratie zijn:

1. Selectiviteit - de verhouding van onzuiverheidsconcentraties inverontreinigd water (C_in.) en in het filtraat (C_out.): R=(1 - C_{out./ С}in._{) ∙ 100%. Voor een ultrafiltratieproces is het groot, waardoor je de kleinste deeltjes kunt opvangen, inclusief bacteriën en virussen.}
2. Filtraatverbruik - de hoeveelheid gezuiverd water per tijdseenheid.
3. Specifiek filtraatverbruik - de hoeveelheid product die door 1 m2 van het membraanoppervlak gaat. Hangt af van de kenmerken van het filterelement en de zuiverheid van het bronwater.
4. Membraandrukval - het verschil tussen de druk aan de toevoerzijde en de filtraatzijde.
5. Permeabiliteit is de verhouding tussen de specifieke stroomsnelheid van het filtraat en de drukval over het membraan.
6. Hydraulische efficiëntie - de verhouding tussen de stroomsnelheid van het filtraat en het toegevoerde bronwater.

Ultrafiltratie voor waterdesinfectie

Traditionele methoden voor het verwijderen van micro-organismen omvatten technologieën die reagentia gebruiken. Ultrafiltratie van water bestaat uit de fysieke scheiding van micro-organismen en colloïden vanwege de kleine omvang van de membraanporiën. Het voordeel van de methode is het verwijderen van de lijken van micro-organismen, algen, organisch materiaal en mechanische deeltjes. Tegelijkertijd is er geen speciale waterbehandeling nodig, die in andere gevallen verplicht is. Het enige wat u hoeft te doen is het door een mechanisch filter van 30 micron te laten lopen.

Als je filters koopt, moet je de poriegroottes van de membranen bepalen. Om virussen volledig te verwijderen, moeten de diameters van de gaten 0,005 µm bedragen. Voor grote poriegroottes, de desinfectiefunctiewordt niet uitgevoerd.

Bovendien zorgt ultrafiltratietechnologie voor waterzuivering. Alle zwevende stoffen worden volledig verwijderd.

Ultrafiltratie-waterinstallatie bevat parallel geschakelde apparaten, die zorgen voor de noodzakelijke prestatie van het proces en de mogelijkheid om ze tijdens bedrijf te vervangen.

Waterzuivering vóór ionenuitwisselingsfilters

Hars is effectief in het vasthouden van 0,1-1,0 µm colloïdale deeltjes, maar ze verstoppen de korrels snel. Spoelen en regenereren helpen hier weinig. Het is bijzonder moeilijk om deeltjes SiO_{2 te verwijderen, die vooral overvloedig aanwezig zijn in putten en rivierwater. Na verstopping begint de hars micro-organismen te groeien op plaatsen die niet zijn gewassen met reinigingsoplossingen.}

Ionenwisselaars zijn ook actief verstopt met geëmulgeerde oliën die niet kunnen worden verwijderd. De verstopping is zo ernstig dat het gemakkelijker is om het filter te vervangen dan om de olie ervan te scheiden.

Filterkorrels van harsen zijn actief verstopt met hoogmoleculaire verbindingen. Actieve kool verwijdert ze goed, maar heeft een korte levensduur.

Ionenuitwisselingsharsen zijn effectief samen met ultrafiltratie die meer dan 95% van de colloïden verwijdert.

Waterbehandeling - ultrafiltratie vóór omgekeerde osmose

De bedrijfskosten worden verlaagd door de stapsgewijze installatie van filters met een opeenvolgende vermindering van de grootte van de vastgehouden deeltjes. Als een grovere reiniging vóór de ultrafiltratiemodule wordt geïnstalleerd, verhoogt dit de efficiëntie van omgekeerde osmose-systemen. Deze laatste zijn gevoelig voor anionische en niet-ionische vlokmiddelen als coagulatie van verontreinigingen in de voorbereidende fase wordt uitgevoerd.

Grote moleculaire organische stof verstopt snel de poriën van membranen voor omgekeerde osmose. Ze zijn snel overgroeid met micro-organismen. Het voorfilteren van water lost alle problemen op en is kosteneffectief bij gebruik met omgekeerde osmose.

Afvalwaterbehandeling

Ultrafiltratie afvalwaterzuivering maakt hergebruik in de industrie mogelijk. Ze zijn geschikt voor gebruik in de techniek en de technogene belasting van open waterlichamen voor drinkdoeleinden wordt verminderd.

Membraantechnologieën worden gebruikt voor de behandeling van afvalwater van galvanische en textielproductie, in de voedingsindustrie, ijzerverwijderingssystemen, bij het verwijderen van ureum, elektrolyten, verbindingen van zware metalen, olieproducten, enz. Dit verhoogt de efficiëntie van behandeling en vereenvoudigt de technologie.

Met onzuiverheden met een laag molecuulgewicht kan ultrafiltratie pure productconcentraten produceren.

Vooral belangrijk is het probleem van het scheiden van geëmulgeerde oliën uit water. Het voordeel van membraantechnologie is de eenvoud van het proces, het lage energieverbruik en het ontbreken van chemicaliën.

Oppervlaktewaterbehandeling

Precipitatie en filtratie waren voorheen effectieve manieren om water te zuiveren. Onzuiverheden van natuurlijke oorsprong worden hier effectief verwijderd, maar nu zijn er technogene verontreinigende stoffen verschenen, waarvan de verwijderingandere reinigingsmethoden zijn vereist. Vooral veel problemen worden veroorzaakt door de primaire chlorering van water, dat organochloorverbindingen vormt. Het gebruik van extra zuiveringsstappen met actieve kool en ozonisatie verhoogt de waterkosten.

Ultrafiltratie stelt u in staat drinkwater rechtstreeks uit oppervlaktebronnen te halen: algen, micro-organismen, zwevende deeltjes en andere verbindingen worden eruit verwijderd. De methode is effectief bij voorlopige coagulatie. Tegelijkertijd is lang bezinken niet nodig, omdat de vorming van grote vlokken niet nodig is.

Installatie van ultrafiltratie van water (foto hieronder) stelt u in staat om een constant goede kwaliteit van gezuiverd water te bereiken zonder het gebruik van complexe apparatuur en reagentia.

Het gebruik van coagulatiemethoden wordt ondoeltreffend omdat veel organische verbindingen in water niet worden gedetecteerd door de traditionele oxidatiemethode van kaliumpermanganaat. Bovendien varieert het organische geh alte sterk, waardoor het moeilijk is om de vereiste concentratie aan reagentia te selecteren.

Conclusie

Ultrafiltratie van water door membranen stelt u in staat om de vereiste zuiverheid te bereiken met een minimaal verbruik van reagentia. Afvalwater na behandeling kan worden gebruikt voor industriële doeleinden.

Ultrafiltratie is niet altijd effectief. Met de methode kunnen sommige stoffen niet worden verwijderd, bijvoorbeeld organochloorverbindingen en sommige humuszuren. In dergelijke gevallen wordt een meertrapsreiniging toegepast.