Как работает система нанофильтрации?

Между обратным осмосом и ультрафильтрацией

Нанофильтрация относится к процессу с использованием специализированных мембран, который отклоняет растворенные солюты в приблизительном размерном диапазоне 1 нанометр (10 ангстремов) — отсюда и термин «нанофильтрация».

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите наш веб-сайт.

Что касается размера и веса солютов, которые отклоняются мембранами нанофильтрации, NF функционирует в пределах между обратным осмосом (RO) и ультрафильтрацией (UF): Органические молекулы с молекулярными весами больше 200 – 400 отклоняются. Мембраны нанофильтрации могут эффективно отклонять, среди прочих загрязняющих веществ:

• Растворенные органические вещества.
• Эндотоксины/пирогены.
• Инсектициды/пестициды.
• Гербициды.
• Антибиотики.
• Нитраты.
• Сахара.
• Латексные эмульсии.
• Йоны металлов.

Также отклоняются определенные растворимые соли. В частности, NF отклоняет растворенные соли в диапазоне от 20 до 98 процентов. Соли, которые имеют моновалентные анионы (например, хлорид натрия или хлорид кальция), имеют коэффициенты отклонения от 20 до 80 процентов, в то время как соли с двувалентными анионами (например, сульфат магния) имеют более высокие коэффициенты отклонения от 90 до 98 процентов. Напряжения через мембрану обычно составляют от 50 до 225 psi (от 3,5 до 16 бар).

Идеальная мембрана для нанофильтрации обладает очень высокой проницаемостью для воды, но идеальная проницаемость для солютов может быть близка к нулю или иметь более высокое значение, в зависимости от солюта и применения. Например, одно применение может потребовать проницаемости, близкой к нулю, для пестицидов, и 50 процентов проницаемости для ионов кальция.

Типичные применения систем мембран нанофильтрации включают:

• Удаление цвета и общего органического углерода (TOC) из поверхностной воды.
• Удаление жесткости или радия из воды из скважин.
• Общее снижение общего содержания растворенных веществ (TDS).
• Разделение органических и неорганических веществ в специализированных пищевых* и сточных водах.

Давление и переток

Как мембраны обратного осмоса, мембраны нанофильтрации используются в системах разделения, применяющих давление для эффективного преодоления осматического давления системы, изменяя направление потока растворителя через полупроницаемую мембрану из области с более высокой концентрацией солюта в область с более низкой концентрацией. Этот «обратный» поток и степень проницаемости мембраны нанофильтрации приводят к тому, что солюты, слишком большие, чтобы пройти через мембрану, остаются на стороне мембраны с более высокой концентрацией, в то время как более чистая вода, содержащая желаемые или допустимые солюты, проходит через мембрану.

Мембраны нанофильтрации похожи на мембраны RO еще одним образом: они используются в конфигурациях с перетоком. Переток помогает минимизировать загрязнение, или накопление солютов, которые не могут пройти через полупроницаемую мембрану, на мембране. Проще говоря, в режиме перетока прессованный поток подающей воды заставляет воду с низкой концентрацией проходить через мембрану NF, в то время как теперь изолированный поток с высокой концентрацией воды движется по поверхности мембраны, унося отклоненные соли и другие примеси. Очищенная вода называется пермеатом, а вода с более высокой концентрацией называется конденсатом или отклонением.

Нанофильтрация

Нанофильтрация — это процесс фильтрации с использованием нанопорной мембраны, применяемой в водах с низким содержанием общего растворенного вещества. Целью является удаление многоатомных ионов, а также дезинфекция воды путем задержки органических веществ.

Процесс использует мембрану, контролируемую давлением, чья способность отталкивать ионные или молекулярные молекулы является промежуточной фильтрацией между ультрафильтрацией и обратным осмосом. Мембраны для нанофильтрации могут быть органическими или керамическими и могут быть плотными или пористыми. Мембраны для нанофильтрации могут увеличивать объем пустот или нанопот, доступный для транспорта (Baker, ; Van der Bruggen, ; Crespo, ).

Размеры этих нанотел, которые образуют переход между микропористыми и плотными пленками, могут варьироваться в диапазоне от 0.5 до 1 нм (Baker, ). Мембраны для нанофильтрации в основном считаются имеющими номинальное предельное значение между и 200 Да.

По сравнению с ультрафильтрацией и обратным осмосом, нанофильтрация является сложным процессом для определения и описания (Van der Bruggen et al., ; Geens, et al., ). Специфические свойства мембран для нанофильтрации в основном представляют собой комбинацию очень высокой способности удаления (>99 %) для многоатомных ионов в сочетании с низкой до умеренной способностью удаления (90 %) для моновалентных ионов.

Органические соединения имеют большую молекулярную массу, чем мембраны. Механизм транспортировки массы сильно зависит от структуры мембраны и взаимодействий между мембраной и транспортными молекулами. Эффективность разделения может контролироваться экранирующими эффектами (где размер нанопор и размер частиц растворителя играют важную роль) или растворимостью и диффузионными свойствами частиц растворителя.

В случае заряженных частиц электрическое поле оказывает определенный транспортный эффект. Три параметра важны для работы устройства нанофильтрации: проницаемость растворителя или поток мембраны, удаление солей и выход или восстановление. Рассмотрим основные формулы, которые могут предсказать эффективность разделения в нанофильтрации.

Как работают эти системы?

Нанофильтрация — это технология фильтрации с поперечным потоком. Размер пор мембраны составляет примерно 1 нм, а давление, необходимое для ее использования (75 psi), меньше, чем у обратного осмоса (150 psi).

Основным недостатком этой системы является то, что она позволяет проходить моновалентным ионам.

Процесс нанофильтрации способен снижать концентрацию общего растворенного вещества, хотя и в меньшей степени, чем RO.

Нанофильтрация может быть использована в различных областях, таких как:

Если вы хотите узнать больше, пожалуйста, посетите наш сайт система нанофильтрации(tl,ja,tr)(uk,es,vi).