Membrānas atdalīšanas tehnoloģija ir process, kurā tiek izmantota membrānu selektīva caurlaidība, lai atdalītu dažādas maisījuma sastāvdaļas. Šī tehnoloģija nodrošina vielu atdalīšanu, attīrīšanu un koncentrēšanu bez fāzes izmaiņām, padarot to par ļoti energoefektīvu procesu. Galvenie membrānas procesi ietvermikrofiltrācija (MF), ultrafiltrācija (UF), nanofiltrācija (NF), reversā osmoze (RO), elektrodialīze (ED), šķidrās membrānas, pervaporācija, unmembrānas destilācija. Starp tiem pirmie seši šobrīd ir visplašāk izmantoti rūpniecībā.
Membrānas atdalīšanas galvenās priekšrocības
Zems enerģijas patēriņš
Membrānas procesos parasti netiek mainīta fāze, kas padara tos energoefektīvākus{0}} nekā tradicionālās atdalīšanas metodes. 1. tabulā ir norādītas enerģijas prasības dažādām jūras ūdens atsāļošanas metodēm, parādot, ka reversā osmoze patērē vismazāk enerģijas.
| Atdalīšanas metode | Enerģijas patēriņš (kW·h/m³) | Siltuma patēriņš (kJ/m³) |
|---|---|---|
| Reversā osmoze | 3.5 | 12.6×10³ |
| Saldēšana | 9.3 | 33.5×10³ |
| Ekstrakcija | 25.6 | 92.1×10³ |
| Elektrodialīze | 32.2 | 116×10³ |
| Daudzpakāpju zibatmiņas destilācija | 62.8 | 220×10³ |
Membrānas atdalīšanas tehnoloģija ir uzlabots, efektīvs un videi draudzīgs atdalīšanas process. Tā priekšrocības-zemais enerģijas patēriņš, vieglie apstākļi un plaša pielietojamība-padara to ideāli piemērotu notekūdeņu attīrīšanai tādās nozarēs kā galvanizācija, ķīmiskā viela un papīra ražošana.
Membrānas atdalīšana darbojas maigos apstākļos, padarot to piemērotu termiski jutīgiem materiāliem, piemēram, sulai, aminoskābēm, fermentiem un farmaceitiskajiem produktiem.Tā var atdalīt organiskos un neorganiskos savienojumus, koloīdus, baktērijas, vīrusus un pat emulģētus pilienus vai azeotropus maisījumus. Membrānas sistēmas izmanto spiedienu kā galveno dzinējspēku, kas nodrošina kompaktu aprīkojumu, vienkāršu darbību un mazas kapitāla izmaksas.
Rūpniecības attīstība un tirgus izaugsme
Pēdējo desmitgažu laikā globālā membrānu tehnoloģija ir strauji attīstījusies, ar ievērojamu izaugsmi ASV, Eiropā un Japānā. Membrānu tirgus palielinājās no USD 13,53 miljardiem 1986. gadā līdz 30,89 miljardiem 1996. gadā, parādot spēcīgu rūpniecības paplašināšanos.
| Reģions | 1986. gads (miljards USD) | 1991. gads (miljards USD) | 1996. gads (miljards USD) |
|---|---|---|---|
| ASV | 5.9 | 8.83 | 13.31 |
| Rietumeiropa | 4.35 | 6.63 | 8.23 |
| Japāna | 2.98 | 3.78 | 5.30 |
| Citi | 0.3 | 1.25 | 4.05 |
| Kopā | 13.53 | 20.49 | 30.89 |
Vides inženierijas lietojumprogrammas
1) Dzeramā ūdens attīrīšana
Membrānas procesus, piemēram, mikrofiltrāciju, ultrafiltrāciju un reverso osmozi, izmanto, lai no dzeramā ūdens noņemtu baktērijas, vīrusus, smagos metālus, pesticīdus un virsmaktīvās vielas. Tie piedāvā drošāku un efektīvāku alternatīvu tradicionālajām flokulācijas un hlorēšanas metodēm.
2) Galvanizācijas notekūdeņu reģenerācija
Kopš 1970. gadiem RO membrānas ir izmantotas, lai atgūtu niķeli, hromu, cinku un varu no galvanizācijas notekūdeņiem. Piemēram, RO var koncentrēt niķeli no 650 mg/l līdz 13 000 mg/l, panākot 92% atdalīšanas ātrumu ar ikmēneša tīrīšanas biežumu.
(3) Smago metālu notekūdeņu attīrīšana
Elektrodialīze efektīvi atdala vara jonus no kodināšanas un elektronisko procesu notekūdeņiem, kur vara koncentrācija svārstās no 1000 līdz 3000 mg/l. Atsāļotais ūdens var samazināt vara līmeni zem 20 mg/L ar enerģijas patēriņu zem 3 kWh/m³, parādot gan tehnisko, gan ekonomisko iespējamību.
Membrānas atdalīšanas tehnoloģija ir uzlabots, efektīvs un videi draudzīgs atdalīšanas process. Tā priekšrocības-zemais enerģijas patēriņš, vieglie apstākļi un plaša pielietojamība-padara to ideāli piemērotu notekūdeņu attīrīšanai tādās nozarēs kā galvanizācija, ķīmiskā viela un papīra ražošana.
