Material de membrana de ultrafiltración
Los materiales utilizados para fabricar membranas de ultrafiltración se pueden dividir en materiales orgánicos y materiales inorgánicos. Los materiales orgánicos incluyen fluoruro de polivinilideno (PVDF), polietersulfona (PES), polipropileno (PP), polietileno (PE), polisulfona (PS), poliacrilonitrilo (PAN), cloruro de polivinilo (PVC), etc. Los materiales inorgánicos incluyen óxido de aluminio, carburo de silicio y acero inoxidable, entre los cuales el carburo de silicio con un rendimiento estable excelente tiene una gama más amplia de entornos de uso.
Cuando se utiliza la ultrafiltración para el tratamiento del agua, ya sea una membrana de ultrafiltración orgánica o inorgánica, la estabilidad y la hidrofilicidad de su material son las dos propiedades más importantes. La estabilidad incluye dos aspectos. Su estabilidad química determina la vida útil del material de la membrana bajo la acción de ácidos, álcalis, oxidantes, microorganismos, etc., y también está directamente relacionada con la elección del proceso de limpieza; mientras que la estabilidad física determina los requisitos del material de la membrana para el pretratamiento del afluente, si puede soportar un alto impacto de materia en suspensión, desgaste físico y daño físico. La hidrofilicidad determina la capacidad anticontaminación del material de la membrana para los contaminantes en el agua, la presión de funcionamiento y afecta el flujo de la membrana.
Características de separación de la ultrafiltración
1) El proceso de separación no sufre cambio de fase y consume menos energía;
2) El proceso de separación puede llevarse a cabo a temperatura ambiente, lo que es adecuado para la concentración o purificación de algunas sustancias sensibles al calor, como jugos, preparaciones biológicas y ciertos medicamentos;
3) El proceso de separación es impulsado únicamente por baja presión, y el equipo y el flujo del proceso son simples, fáciles de operar, administrar y mantener;
4) El rango de aplicación es amplio. La tecnología de separación por ultrafiltración se puede utilizar para solutos con un tamaño de aproximadamente 0.005~0,1 μm. Además, se puede utilizar una serie de membranas con diferentes límites de peso molecular para clasificar el peso molecular de cada componente en una mezcla de solutos con diferentes pesos moleculares.
La diferencia entre la ultrafiltración y la filtración tradicional y la microfiltración
1) El tamaño de los poros del tamiz es pequeño, lo que puede interceptar casi todas las bacterias, fuentes de calor, virus y partículas coloidales, proteínas y materia orgánica macromolecular en la solución;
2) La eficacia de la separación depende del tamaño de los poros de la membrana y del tamaño, la forma, la rigidez y la flexibilidad de las partículas de soluto, así como de las propiedades químicas de la solución (valor de pH, propiedades eléctricas), la composición (si existen otras partículas) y la estructura, las propiedades eléctricas y las propiedades químicas (hidrofobicidad, hidrofilicidad, etc.) de la superficie de la capa densa de la membrana;
3) Todo el proceso se lleva a cabo en un estado dinámico, sin la formación de tortas de filtración, de modo que la superficie de la membrana no puede atravesar el material solo es una acumulación limitada, y la tasa de filtración puede alcanzar el valor de equilibrio en un estado estable sin atenuación continua;
4) La separación de solutos macromoleculares mediante membranas de ultrafiltración depende principalmente de la porosidad de la membrana, es decir, de los efectos de adsorción, repulsión, bloqueo y tamizado de la membrana sobre los solutos macromoleculares. 1.4 Modo de funcionamiento de la ultrafiltración
Modo de funcionamiento de ultrafiltración
La ultrafiltración se puede operar en dos modos de operación: filtración de punto muerto y filtración de flujo cruzado.
Modo de filtración de callejón sin salida
Este modo de filtración es similar a la filtración tradicional. El influente ingresa al conjunto de membranas de ultrafiltración y pasa a través de la superficie de la membrana para convertirse en agua producida y fluye hacia afuera desde el lado del filtrado del conjunto de membranas de ultrafiltración. Las impurezas, como materia en suspensión, coloides y materia orgánica macromolecular interceptadas por la membrana de ultrafiltración, se descargan del conjunto de membranas mediante un lavado con aire temporizado, un lavado a contracorriente y hacia adelante con agua y procesos de limpieza química regulares.
Modo de filtración de flujo cruzado
Cuando la materia suspendida y la turbidez del afluente de la ultrafiltración son altas, la ultrafiltración puede funcionar en el modo de filtración de flujo cruzado. El afluente ingresa al conjunto de membranas de ultrafiltración, parte de él pasa a través de la superficie de la membrana para convertirse en agua producida, y la otra parte se descarga del conjunto de membranas con materia suspendida y otras impurezas para convertirse en agua concentrada. El agua concentrada descargada se vuelve a presurizar y se hace circular nuevamente dentro del conjunto de membranas, manteniendo la fuerza de corte generada por el alto caudal en la superficie de la membrana y eliminando la materia suspendida y otras impurezas interceptadas en la superficie de la membrana, manteniendo así la capa de contaminación a un nivel más delgado.
La filtración de flujo cruzado tiene un bajo consumo de energía y una baja presión de operación, por lo que los costos operativos son más bajos; la filtración de flujo cruzado puede tratar el influente con un mayor contenido de sólidos suspendidos. El modo de operación específico debe determinarse en función del contenido de sólidos suspendidos, la turbidez y la demanda química de oxígeno (DQO) en el influente y mediante pruebas piloto.
Proceso de limpieza por ultrafiltración
El proceso de limpieza de la ultrafiltración incluye un proceso de limpieza física y un proceso de limpieza química. El proceso de limpieza física incluye un retrolavado con agua en línea. El retrolavado con agua BW consiste en utilizar la dirección del flujo de agua opuesta a la dirección de producción de agua. El agua de retrolavado ingresa desde el extremo de producción de agua del conjunto de membranas. El agua fluye a través de los poros de la membrana para eliminar los contaminantes en la capa profunda de los poros de la membrana y en la superficie de la membrana.
La limpieza química CIP utiliza agentes químicos para eliminar la contaminación formada en la superficie y el interior de la membrana de ultrafiltración por coloides, materia orgánica, sales inorgánicas, etc. Aumentar la frecuencia de limpieza y aumentar la intensidad de la limpieza conducen a una eliminación más completa de varios contaminantes.