Hoofdmembraantypen in afvalwaterbehandeling en hun multidimensionale overzicht

Afvalwatermembraanbehandeling is gebaseerd op de selectieve scheidingseigenschappen van membranen om verontreinigingen te verwijderen. De classificatie van membraantypen varieert op basis van chemische samenstelling, scheidingsmechanismen, geometrie en gespecialiseerde functies.

1. Door chemische samenstelling

1.1 organische membranen

• PVDF (polyvinylideen fluoride) membranen : Hoge mechanische sterkte en chemische resistentie, veel gebruikt in microfiltratie (MF) en ultrafiltratie (UF), vooral in membraanbio-reactoren (MBR) voor olieachtig of hoog-organisch afvalwater.
• PTFE (polytetrluorethyleen) membranen : Resistent tegen hoge temperaturen (tot 260 ° C) en extreme pH, ideaal voor industrieel afvalwater (bijv. Farmaceutische producten, chemicaliën) met geëmulgeerde oliën en colloïden.
• Andere polymeermembranen : Polyethyleen (PE) en polypropyleen (PP) zijn kosteneffectief voor MF-voorbehandeling maar hebben een lagere mechanische sterkte.

1.2 Anorganische membranen

• Keramische membranen : Gemaakt van aluminiumoxide of zirkonia, bestand tegen hoge temperaturen (> 500 ° C) en microbiële corrosie, geschikt voor hoge turbiditeit of afvalwater op hoge temperatuur (bijvoorbeeld textiel, voedselindustrieën).
• Metalen membranen : Membranen van titaniumlegering verdragen hoge druk en extreme pH, gebruikt bij voorbehandeling van zeewater of zware metalen afvalwaterbehandeling.

2. door scheidingsmechanisme

2.1 poreuze membranen

• Microfiltratie (MF) : Poriegrootte 0,1-10 μm, verwijdert gesuspendeerde vaste stoffen, bacteriën en grote colloïden (bijvoorbeeld gemeentelijke voorbehandeling voor afvalwater).
• Ultrafiltration (UF) : Poriegrootte 0,01-0,1 μm, behoudt eiwitten, virussen en macromoleculen (bijv. Industrieel afvalwaterrecycling).
• Nanofiltratie (NF) : Poriegrootte 1-2 nm, verwijdert selectief Divalente ionen (Ca²⁺, So₄²⁻) en organische moleculen (200-1000 Da), gebruikt voor de ontzilting van de kleurstof en het verzachten van water.

2.2 Niet-poreuze membranen

• Omgekeerde osmose (RO) : Dichte membranen onder hoge druk verwijderen opgeloste zouten (> 95% afstoting), zware metalen en kleine organische stoffen, kritisch voor de ontzilting van zeewater en afvalwater met een hoog zoutgehalte.
• Electrodialysis (ED/EDR) : Ionenuitwisselingsmembranen scheiden zouten via elektrische velden, geschikt voor pekelconcentratie en zuur/alkali-herstel.

2.3 vloeibare membranen

• Ondersteunde vloeibare membranen (SLM) : Gebruik dragersmoleculen (bijv. Kroonethers) voor selectief ionentransport, toegepast in zeldzaam metaal- of radioactief afvalwaterherstel.

3. Door geometrische configuratie

3.1 Membranen met platte vellen

• Eenvoudige structuur, gemakkelijk te reinigen/vervangen, gebruikt in MBR-systemen en kleinschalige gedecentraliseerde behandeling, maar lage verpakkingsdichtheid.

3.2 buisvormige membranen

• Brede stromingskanalen verminderen verstopt, ideaal voor afvalwater met een hoog gesneden solide (bijvoorbeeld afvalwater van het papierfabriek), maar energie-intensief.

3.3 Holle vezelmembranen

• Hoge verpakkingsdichtheid (tot 8000 m²/m³), gebruikelijk in UF/RO -systemen, maar gevoelig voor het voeden van troebelheid.

4. Gespecialiseerde membranen en hybride systemen

4.1 Membraan Bio-reactoren (MBR)

• Integreer biologische behandeling met membraanscheiding, produceert herbruikbaar water (bijv. Gemeentelijk of vee afvalwater), hoewel membraanvervuiling regelmatig chemische reiniging vereist.

4.2 Dubbele membraanprocessen

• Uf/mf ro : Verwijdert 99% opgeloste verontreinigende stoffen voor ultrazekere water (elektronica) of een lachaatbehandeling van de stortplaats.
• NF RO : Vermindert RO-membraanvervuiling in afvalwater met hoge zoutgehalte via een geënsceneerde behandeling.

4.3 gefunctionaliseerde membranen

• Fotokatalytische membranen : Tio₂-gecoate membranen degraderen organische stoffen onder UV-licht, waardoor vervuiling wordt verminderd.
• Antifouling -membranen : Hydrofiele modificaties (bijv. Polyvinylalcoholtransplantatie) of nanomateriale composieten (bijv. Grafeenoxide) minimaliseren eiwit/colloïde adhesie.

5. Toepassingsscenario's en selectierichtlijnen

6. Toekomstige trends

• Materiële innovatie : Hybride organische anorganische membranen en biologisch afbreekbare biopolymeermembranen.
• Slimme werking : IoT-gebaseerde realtime monitoring van flux en transmembraandruk om reinigingscycli te optimaliseren.
• Herstel van hulpbronnen : Integratie met membraandestillatie (MD) of voorwaartse osmose (FO) voor nul vloeibare ontlading (ZLD) en hulpbronnenextractie.

Samenvatting

Afvalwatermembraantechnologieën (MF, UF, NF, RO, MBR, enz.) Pas op verschillende scheidingsbehoeften op basis van waterkwaliteit, behandelingsdoelen en kosten. Toekomstige vooruitgang zal zich richten op materialen met verbeterde duurzaamheid, intelligente systemen en herstel van hulpbronnen om duurzame en energiezuinige oplossingen te bereiken.