Membrānas atdalīšanas tehnoloģija ir progresīva un efektīva metode, kas izmanto selektīvu puscaurlaidīgu membrānu caurlaidību, lai atdalītu, attīrītu un koncentrētu dažādas maisījuma sastāvdaļas, panākot mērķtiecīgu konkrētu vielu atdalīšanu. Pēdējo desmitgažu laikā šī tehnoloģija ir strauji attīstījusies un kļuvusi par galveno procesu ūdens attīrīšanā, pārtikas pārstrādē, biomedicīnā un ķīmiskajā ražošanā. Tā kalpo arī kā galvenā tehnoloģija, kas atbalsta enerģijas taupīšanu un resursu pārstrādi mūsdienu vides aizsardzības nozarē.
I. Membrānas atdalīšanas tehnoloģijas definīcija un princips
"Membrāna" attiecas uz plānu materiāla slāni ar selektīvu caurlaidību, kas ļauj noteiktām vielām iziet cauri, vienlaikus bloķējot citas virzošo spēku, piemēram, spiediena starpības, koncentrācijas gradienta, elektriskā lauka vai temperatūras starpības, ietekmē.
Membrānas atdalīšanas pamatprincips ir molekulu, jonu vai daļiņu lieluma, šķīdības, lādiņa vai polaritātes atšķirības, kas izraisa atšķirīgu migrācijas ātrumu pa membrānu{0}}, tādējādi panākot atdalīšanos vai koncentrāciju.
Ūdens apstrādes jomā galvenokārt balstās uz membrānas atdalīšanufiziskā filtrēšana, efektīvi noņemot suspendētās cietās vielas, koloīdus, organiskos piesārņotājus, jonus un mikroorganismus. Tas nodrošina augstas-efektivitātes attīrīšanu, neizmantojot ķīmiskos reaģentus, un piedāvā izcilas priekšrocības, piemēram, augstu selektivitāti, zemu enerģijas patēriņu un ilgtspējību.
Membrānas atdalīšanas pamatmehānisms ir balstīts uzselektīva caurlaidībamembrānu-spēju ļaut noteiktām vielām iziet cauri, vienlaikus noraidot citas, kā parādīts 1. attēlā.
II. Membrānas atdalīšanas tehnoloģiju klasifikācija
Membrānas atdalīšanas tehnoloģijas var iedalīt pēc membrānas poru izmēra un atdalīšanas mehānisma šādos galvenajos veidos:
1. Mikrofiltrācija (MF)
Ar poru izmēru aptuveni 0,1–10 μm, MF membrānas galvenokārt no ūdens noņem suspendētās daļiņas, baktērijas un makromolekulāras organiskās vielas. Parastie materiāli ir polipropilēns (PP) un polivinilidēnfluorīds (PVDF). MF sistēmām ir augsta plūsma un zems darba spiediens, un tās plaši izmanto dzeramā ūdens attīrīšanā un pārtikas pārstrādē.
2. Ultrafiltrācija (UF)
Ar poru izmēru aptuveni 0,01–0,1 μm UF membrānas var aizturēt vīrusus, koloīdus un lielmolekulāros organiskos savienojumus. Tos parasti izmanto biofarmaceitiskos preparātos, rūpniecisko notekūdeņu attīrīšanā un membrānas bioreaktora (MBR) sistēmās.
3. Nanofiltrācija (NF)
Ja poru izmēri ir no 1 līdz 10 nm, NF membrānu veiktspēja ir starp UF un RO. Tie efektīvi noņem divvērtīgos jonus un mazās organiskās molekulas, padarot tos piemērotus dzeramā ūdens mīkstināšanai, rūpniecisko notekūdeņu atkārtotai izmantošanai un RO sistēmu pirmapstrādei.
4. Reversā osmoze (RO)
Ar poru izmēru, kas ir mazāks par 1 nm, RO ir vislabākā pieejamā membrānas atdalīšanas tehnoloģija. Tas var noņemt gandrīz visas ūdenī izšķīdušās vielas, tostarp sāļus, smagos metālus un mazus organiskos piesārņotājus.
RO membrāna (reversās osmozes membrāna) kalpo kā galvenā sastāvdaļa jūras ūdens atsāļošanā, augstas{0}}tīrības ūdens ražošanā un tīra ūdens sistēmās.
Turklāt specializētās formas, piemēram,Elektrodialīze (ED), Dialīze (DS), Gāzes atdalīšana (GS), unPervaporācija (PV)ir vēl vairāk paplašinājuši membrānas atdalīšanas tehnoloģiju darbības jomu un pielietojuma potenciālu.
