Техничка позадина
Последњих година недостатак воде и загађење били су главни проблеми који кугују развој људског друштва. Како користити ефикасну технологију за пречишћавање воде да бисте добили слатку воду из морске воде и бочасте воде и рециклирајући индустријску отпадну воду, кључ је за решавање водене кризе.
Као ефикасна технологија за пречишћавање воде, технологија раздвајања мембране има карактеристике високе ефикасности, континуираног рада и снажне контроле и широко се користи у областима десалинације морске воде и индустријског пречишћавања отпадних вода.
Међутим, технологије попут Електродиалисис (Електродиалисис) и обрнуто осмоза (РО) у технологији мембранских раздвајања још увек имају проблема као што су ниска стопа топлотног употребе, висока потрошња енергије, висок радни притисак и секундарно загађење. Стога су нове технологије раздвајања мембране примиле широку пажњу.
Преглед
Технологија дистилације мембране (МД) је технологија термичке мембране ниске температуре развијена са развојем оброког делиција мембране осмозе. Као нова врста топлотне мембране мембране, има добре перспективе примене у области индустријског пречишћавања отпадних вода због благих радних услова, високе брзине производње воде, добре перформансе одвајања и употребом индустријске топлоте. Истовремено, у поређењу са традиционалним мембранским мембранским мембранским притиском попут нанофилтрације и обрнуто осмозе, мембрански дестилацију не захтева висок квалитет сирове воде. Приликом лечења високо-концентрације и тешко деградира отпадних вода, може се добити висококвалитетна излазна вода и коришћена је за лечење типичне индустријске отпадне воде.
Принцип
Мембрански дестилацију се може једноставно сматрати комбинацијом мембранске раздвајања и технологије дестилације. То је процес раздвајања који користи хидрофобну микропорозну мембрану као раздвајање медија и користи разлику притиска паре на обе стране мембране као покретачке снаге. Једна страна мембране је у директном контакту са сировом течношћу. Кроз температурну разлику са обе стране мембране, на површини хидрофобних мембранских пора је формирана сучеље гаса-течног ликвида. Течна вода испарава у пару и пролази кроз мембранске поре, кондензације у дестиловану воду на другој страни мембране. Не испарљиве материје растворене у води неће се пребацити са воденом паром, чиме се постижу одвајање, концентрација и пречишћавање течности у храни.
Суштина процеса дестилације мембране је процес преноса топлоте и преноса масе и у мембранском дестилацији, преноса топлоте и преноса масе истовремено се појављују.
Метода гаса са високим брзином која тече кроз комору за гас да одузме засићене паре, а затим кондензује мембрански дестилацијски део гаса и метода вакума и кондензацијом назива се вакуум мембрански дестилацију;
Метода директно тече водене воде кроз комору за паре у фази паре да апсорбује засићене паре назива се директна контакт мембрана дестилација;
Поступак употребе воде за хлађење кроз измењиваче топлоте да одмах кондензује засићену пару у комори за паре назива се дистилацијом мембране ваздухопловне газ.
Класификовати
Током процеса дестилације мембране, једна страна мембране је у директном контакту са течношћу за довод, а друга страна се може поделити у четири различита облика у складу са различитим методама кондензације (види слику 1): Директна контакт мембрана дестилација (ДЦМД) , Дистилација мембране ваздухопловне газе (АГМД), мембрански дистилацију мембране гаса и дистилације вакуумске мембране (ВМД).
Двије стране ДЦМД мембране су у контакту са течношћу у храни и циркулирајуће хлађење водом. Разлика под притиском паре формирала трансмрмбранска температурна разлика покреће целокупни поступак одвајања мембране, а прожет водена пара је кондензована у циркулирајућем хладној води.
АГМД је сличан ДЦМД-у, али се додаје плоча за кондензацију између вруће стране мембране и циркулирајуће водене воде, са хлађењем ваздушног празником у средини. Након што водена пара пролази кроз мембрану, кондензује се на хладној плочи и прикупљена.
СГМД директно користи суви гас да континуирано прочисти прочишћавање дестилационе мембране, а прожет водени пар је извађен из мембранског уређаја за дестилацију и прикупљено.
ВМД користи вакуумску пумпу за пумпају на страни промашавања да би формирао одређени вакуум, а водена паре је екстрахована и охлађена након проласка кроз мембрану.
Предност
(1) Процес дестилације мембране се изводи готово при нормалном притиску, са једноставном опремом и једноставним пословањем. Такође је могуће применити у областима са слабом техничком снагом;
(2) у процесу дестилације мембране нехлапљилног раствора раствораног раствора, јер само водена пара може проћи кроз мембранске поре, дестилат је веома чист, што се очекује да постане ефикасна средства великог средства и нископространплекса ултра пурене воде;
(3) Овај процес може да лечи изузетно висок водени водени раствори. Ако је раствор супстанца која је једноставна кристализација, раствор се може концентрисати на претерано стање државне и мембранске дестилације. То је једини процес мембране који може директно раздвојити кристални производ из раствора;
(4) компонента за дестилацију мембране се може лако осмишлити у латентни образац за опоравак топлоте и има флексибилност да формира велики производни систем са ефикасним малим компонентама за мале мембране;
(5) У овом процесу нема потребе за загревањем решења за тачку кључања. Све док се температурна разлика између две стране мембране одржава на одговарајући начин, може се извршити процес. Могуће је користити јефтину енергију попут соларне енергије, геотермалне енергије, вруће опруге, фабрички отпад и топло индустријске отпадне воде.
Примена
1. Петрохемијска отпадна вода
Традиционални процес прочишћавања отпадних вода - поступак "Стари три сета", наиме "коагулација уља - или" одвајање уља и одвајање-флотација ", тешко је задовољити стандард циљеве канализације за третиран квалитет воде. Тренутно су у погледу обрнута осмоза (РО) и напредни оксидациони процес (АОП) коришћени за петрохемијску обраду отпадних вода, али РО има високу потрошњу енергије, високе захтеве за утицај на квалитет воде и ниску стопу опоравка воде. АОП технологија коју представља Фентон захтева додавање хемикалија које производе велику количину муља. У поређењу са традиционалном технологијом дезелинације, мембрански дестилацију може да третира отпадне воде са ТДС-ом до 350, 000 мг / Л, може да ради на нижем притиску и има бољу прилагодљивост петрохемијским отпадним водама.
Одређена инжењерска апликација показује да је стопа десалинизације ДЦМД-а у лечењу високо минерализоване петрохемијске отпадне воде чак 99%, а може ефикасно уклонити друге загађиваче као што су органски угљеник. Међутим, мембранска дестилација има високу потрошњу енергије и није толико економична као и ро. У поређењу са мембранлошким технологијама под притиском (као што је РО), дистилација мембране има нижу тенденцију обима, али мембранско влажење и мембрана ће довести до смањења стопе производње воде и квалитета воде, посебно под високим условима опоравка. Да би се одложила влажење мембране, мембрана дестилације може се модификовати како би побољшала анти-фаулирање мембране и анти-влажине особи.
2 отпадне воде одсушене од електрана на угаљ
Конвенционални методи лечења за отпадне воде за одсуђивање укључују физичке, хемијске и биолошке методе. Међу њима се често користе хемијске методе за уклањање СС-а и тешких метала, али када квалитет воде и водно волимо флуктуирају, ефикасност уклањања ове методе није висока, а Цл и Ф- не може се ефикасно уклонити Цл и Ф-. Када се флокулација користи за уклањање СС и металне талогу, брзина раздвајања је спора јер су метални талори који су често подмитрон или нанометар. Мембранске технологије попут микрофилтрације (МФ) и ултрафилтрације (УФ) коришћене су за лечење отпадних вода за отпадне воде, али третирана отпадна вода не може се директно испразнити или поново користити због своје високе концентрације ТДС-а. Мембрански дестилацију не захтева висок квалитет утицаја на воду и може ефикасно третирати отпадне воде која садржи високу концентрацију. Примила је све већу пажњу на пољу лечења отпадних вода за одсјалицу.
Коришћење мембранске технологије дестилације за лечење отпадних вода за одсутање може добити висококвалитетну излазну воду. Међутим, због присуства загађивача ниске површинске енергије у отпадне воде, лако је проузроковати мембранско влажење и контаминацију, што ће довести до погоршања квалитета воде отпадних вода, скратити радни век мембране и повећати трошкове лечења.
Последњих година, као одговор на проблеме мембранске контаминације и мембране, комбиновани процеси су примили посебну пажњу. Студије су утврдиле да мембрански дистилацију спајања са другим процесима (као што је ФО-МД) има боље ефекте лечења од једне мембранске технологије дестилације и може ефикасно успорити мембранску контаминацију и влажење мембране и повећати радни век мембране. Студије су показале да комбиновање магнетне коагулације липа и мембрански дестилацијски преради отпадне воде може добити висококвалитетну излазну воду, а мембрана не показује мембрану под дугорочним операцијама.
3. Радиоактивна отпадна вода
Тренутно је главни поступак пречишћавања радиоактивног отпадних вода у мојој земљи, размена испаравања ион-јонска инсталације, у којој ће се флокулациони падавине и јонска размјена производити велики број секундарних загађивача и потрошња енергије концентрације испаравања је превисока. Студије су показале да мембранске технологије под притиском попут РО-а могу ефикасно да одвојене радиоактивне супстанце, али ефикасност уклањања РО за Борон је само 40% до 80%. Иако се стопа уклањања борне киселине може повећати подешавањем пХ, због ефекта пуферирања борне киселине, потребно је додати велику количину алкалија да би се прилагодило повећању сланости бора, чиме се смањују на тај начин смањење производње воде
Да бисте уклонили мале јоне радиоактивне изотопе у отпадним водама, потребно је комбиновати мембранску технологију под притиском са хемијским сложењем. Кључно је у регенерацији комплекса за комплексирање и потребна је додатна филтрација. Када мембрана дестилација третира радиоактивне отпадне воде, осмотски притисак и поларизација концентрације мало утичу на мембрански ток и може да ради на високим сланостима.
The results show that when membrane distillation is used for radioactive wastewater treatment, the retention rate of radionuclides in wastewater is as high as 99%. Boric acid is an expensive filler in controlled pressure reactors. The use of hybrid membrane processes such as NF-VMD can achieve boric acid purification and meet the reuse requirements (boric acid concentration>40г / Л). Поред тога, растворљивост борне киселине се значајно мења температуром. Кристализација мембранске дестилације (ВМДЦ) може да у потпуности користи ову функцију да концентрише боричну киселину у отпадне воде.
Контакт између мембране дестилације и радиоактивних супстанци лако може да уништи стабилност мембране и чак изазива мембрану да се деградира. Стога би мембрана дестилације требала имати довољно отпорности на зрачење. Студије су показале да модификација флуорирања мембране може побољшати отпорност на зрачење мембране.
4. КООКИНГ отпадне воде
КООКИНГ отпадних вода има оштар мирис и садржи велики број токсичних и тешко деградира загађивача. Традиционалне технологије лечења углавном укључују методе физичке и хемијске лечења, као што су екстракција растварача фенолних једињења и скидање амонијака, као и методе биолошког лечења, као што је активирани метод муља. Међутим, третирана отпадна вода и даље садржи велику количину једињења соли и биоразградивих једињења, као што су полициклични ароматични угљоводоници и хетероциклична једињења.
Након процеса преноса, као што су уклањање нафте и амонијак дистилација, предивна отпадних вода и даље може да одржава температуру од око 50 степени, што пружа повољне услове за мембрану дестилацију за коришћење индустријске отпадне топлоте за лечење отпадних вода. Последњих година примену мембранске технологије дестилације да се постепено лечи на отпадну воду постепено постаје истраживачка жаришта. Резултати истраживања показују да мембрана дестилација има високу ефикасност уклањања за нехлапљиве материје, а стопа уклањања загађивача у отпадним водама је углавном изнад 98%.
Међутим, хидрофобни загађивачи у отпадним водама, као што су ароматични угљоводоници и хетероциклична једињења, показују снажан афинитет до хидрофобних мембрана, што лако може довести до мембранског влажног и мембранског фаулирања. Анти-Фри-МутровЕ својства мембране могу се побољшати пребраном отпадне воде или модификације мембране.
5. Фармацеутска отпадна вода
У мембранској технологији РО има добар утицај на лечење на фармацеутску отпадне воде, али потрошња енергије је висока, а РО има лош ефекат третмана на ниско молекуларно неутрално једињења као што је Н-нитросодиметиламин (НДМА). Последњих година технологија дестилације мембране постепено је коришћена за лечење фармацеутске отпадне воде. У литератури се мембрана дестилација користи за лечење фармацеутских отпадних вода, а стопа уклањања лекова као што су антибиотика и фенолна једињења у отпадним водама може бити чак 99%. Међутим, хидрофобне супстанце у отпадним водама лако се скалирају на површини мембране, смањујући мембрански ток. Предобрађено поступање отпадних вода попут флокулације и падавина, у комбинацији са мембраном дестилацијом, може ефикасно ублажити мембранске скалирање и побољшати стопу уклањања лекова у фармацеутској отпадне воде. Поред тога, комбиновање других процеса са дестилацијом мембране (као што је поступак спајања МБР-МД) може ефикасно уклонити лекове у траговима у отпадним водама.
Проспект
Технологија дистилације мембране развила се у последњим годинама током последњих година и почела је да се користи за лечење типичних индустријских отпадних вода, као што су петрохемијска отпадна вода, отпадне воде за одсрањем и коксичким отпадним водама, али се суочава са многим проблемима као што су ниска брзина употребе топлоте и загађење мембране влажење.
Даљње истраживање је потребно од следећих аспеката:
Смањити потрошњу енергије система за дестилацију мембране, побољшати ефикасност употребе топлоте и даље спровести истраживање соларне енергије, геотермалне и друге технологије спајања са мембраном дестилацијом;
② Развити нове мембранске материјале, дизајн диверзифициране мембранске компоненте и побољшати мембрански ток;
③ За механизам за формирање и превентивне мере мембранског скалирања, утицај фационих карактеристика, карактеристика мембране, оперативне средине и материјалне карактеристике на механизму фаулираног формације могу се дубоко разговарати;
④ Тренутно постоји мало истраживања о процени животног циклуса мембранске дестилације.
Стога је спровођење животној процени циклуса система дестилације мембране такође један од будућих упутстава за истраживање.