انواع اصلی غشای در تصفیه فاضلاب و نمای کلی چند بعدی آنها

تصفیه غشای فاضلاب به خصوصیات جداسازی انتخابی غشاها متکی است تا آلاینده ها را از بین ببرد. طبقه بندی انواع غشای بر اساس ترکیب شیمیایی ، مکانیسم های جداسازی ، هندسه و عملکردهای تخصصی متفاوت است.

1. توسط ترکیب شیمیایی

1.1 غشای ارگانیک

• غشاهای PVDF (فلوراید پلی وینیلیدن) : استحکام مکانیکی بالا و مقاومت شیمیایی ، که به طور گسترده در میکروفیلتراسیون (MF) و ultrafiltration (UF) مورد استفاده قرار می گیرد ، به خصوص در رژیم های زیستی غشایی (مگس) برای فاضلاب روغنی یا بالا آلی.
• غشاها : مقاوم در برابر درجه حرارت بالا (حداکثر 260 درجه سانتیگراد) و pH شدید ، ایده آل برای فاضلاب صنعتی (به عنوان مثال ، داروسازی ، مواد شیمیایی) با روغنهای امولسیون شده و کلوئیدها.
• سایر غشاهای پلیمری : پلی اتیلن (PE) و پلی پروپیلن (PP) برای قبل از درمان MF مقرون به صرفه هستند اما از قدرت مکانیکی کمتری برخوردار هستند.

1.2 غشای معدنی

• غشای سرامیکی : ساخته شده از آلومینا یا زیرکونیا ، مقاومت در برابر دمای بالا (> 500 درجه سانتیگراد) و خوردگی میکروبی ، مناسب برای فاضلاب با کمبود یا درجه حرارت بالا (به عنوان مثال ، نساجی ، صنایع غذایی).
• غشای فلزی : غشاهای آلیاژ تیتانیوم فشار زیاد و pH شدید را تحمل می کنند ، که در پیش درمانی آب دریا یا تصفیه فاضلاب فلزی سنگین استفاده می شود.

2. با مکانیسم جداسازی

2.1 غشای متخلخل

• میکروفیلتراسیون (MF) : اندازه منافذ 0.1-10 میکرومتر ، مواد جامد معلق ، باکتری ها و کلوئیدهای بزرگ را از بین می برد (به عنوان مثال ، فاضلاب فاضلاب شهرداری).
• Ultrafiltration (UF) : اندازه منافذ 0.01-0.1 میکرومتر ، پروتئین ها ، ویروس ها و ماکرومولکول ها را حفظ می کند (به عنوان مثال ، بازیافت فاضلاب صنعتی).
• نانوفیلتراسیون (NF) : اندازه منافذ 1–2 نانومتر ، به طور انتخابی یونهای دوتایی (Ca²⁺ ، So₄²⁻) و مولکول های آلی (200-1000 Da) را برای استفاده از آب شیرین کن و نرم شدن آب حذف می کند.

2.2 غشای غیر متخلخل

• اسمز معکوس (RO) : غشاهای متراکم تحت فشار زیاد ، نمکهای محلول (> 95 ٪ رد) ، فلزات سنگین و ارگانیک های کوچک را برای آب شیرین کن آب دریا و فاضلاب با ارزش بالا مهم می کنند.
• الکترودیالیز (ed/edr) : غشاهای تبادل یونی نمک های جداگانه از طریق میدان های الکتریکی ، مناسب برای غلظت آب نمک و بازیابی اسید/قلیایی.

2.3 غشای مایع

• غشای مایع پشتیبانی شده (SLM) : از مولکول های حامل (به عنوان مثال ، اترهای تاج) برای حمل و نقل یون انتخابی استفاده کنید ، که در بازیابی فاضلاب نادر فلز یا رادیواکتیو اعمال می شود.

3 توسط پیکربندی هندسی

3.1 غشای ورق مسطح

• ساختار ساده ، آسان برای تمیز کردن/جایگزینی ، در سیستم های MBR و درمان غیر متمرکز در مقیاس کوچک ، اما چگالی بسته بندی کم استفاده می شود.

3.2 غشای لوله ای

• کانال های جریان گسترده ، گرفتگی را کاهش می دهند ، ایده آل برای فاضلاب جامد با تعلیق بالا (به عنوان مثال ، پساب آسیاب کاغذ) ، اما انرژی پر انرژی است.

3.3 غشای فیبر توخالی

• چگالی بسته بندی بالا (حداکثر 8000 متر مربع در متر مربع) ، در سیستم های UF/RO مشترک است ، اما به کدورت خوراک حساس است.

4. غشاهای تخصصی و سیستم های ترکیبی

4.1 غشای بیولوژیکی (MBR)

• تصفیه بیولوژیکی با جداسازی غشای ، تولید آب قابل استفاده مجدد (به عنوان مثال ، فاضلاب شهرداری یا دام) ، اگرچه رسوب غشایی نیاز به تمیز کردن منظم شیمیایی دارد.

4.2 فرآیند دو غشایی

• UF/MF RO : 99 ٪ آلاینده های حل شده را برای آب اولتراپور (الکترونیک) یا درمان شستشوی دفن زباله حذف می کند.
• NF RO : از طریق تصفیه مرحله ای ، رسوب غشای RO را در فاضلاب با نمک بالا کاهش می دهد.

4.3 غشای کاربردی

• غشای فتوکاتالیستی : غشاهای با روکش Tio₂ ارگانیک ها را تحت نور UV تخریب می کنند و باعث کاهش رسوب می شوند.
• غشاهای ضد بولینگ : اصلاحات آبگریز (به عنوان مثال ، پیوند پلی وینیل الکل) یا کامپوزیت های نانومواد (به عنوان مثال ، اکسید گرافن) چسبندگی پروتئین/کلوئیدی را به حداقل می رساند.

5. سناریوهای برنامه و دستورالعمل های انتخاب

6. روندهای آینده

• نوآوری مادی : غشاهای ارگانیک ترکیبی و غشاهای بیوپلیمر زیست تخریب پذیر.
• عمل هوشمندانه : نظارت بر زمان واقعی مبتنی بر IoT از فشار شار و فشار transmembrane برای بهینه سازی چرخه های تمیز کردن.
• بازیابی منابع : ادغام با تقطیر غشایی (MD) یا اسموز رو به جلو (FO) برای تخلیه صفر مایع (ZLD) و استخراج منابع.

خلاصه

فن آوری های غشای فاضلاب (MF ، UF ، NF ، RO ، MBR و غیره) نیازهای جدایی متنوع را بر اساس کیفیت آب ، اهداف تصفیه و هزینه برطرف می کند. پیشرفت های آینده بر روی موادی با دوام پیشرفته ، سیستم های هوشمند و بازیابی منابع برای دستیابی به راه حل های پایدار و کارآمد متمرکز خواهد شد .