Como una de las tecnologías centrales en el campo del tratamiento moderno de agua, la tecnología de separación de membrana juega un papel importante en la purificación del agua potable, el tratamiento de aguas residuales industriales, la desalinización del agua de mar y otros campos con sus ventajas de alta eficiencia, ahorro de energía y protección ambiental.
I. Microfiltración (MF): filtración física de barreras básicas
El rango de tamaño de poro de la membrana de microfiltración es {{0}}. Su diferencia de presión de funcionamiento suele ser de 0.7 bar, con bajo consumo de energía, que es adecuado como un proceso de pretratamiento.
Eficiencia de retención: la microfiltración puede retener más del 99% de las partículas con un tamaño de partícula> 0. 1 micras, pero tiene una capacidad de retención limitada para virus (como 20-300 nm norovirus).
Escenarios de aplicación: la microfiltración puede reducir la turbidez a menos de 0. 1ntu en el tratamiento del agua potable, y la tasa de eliminación bacteriana excede el 95%; Cuando se usa para la aclaración de jugo en la industria alimentaria, puede retener más del 90% de las sustancias de sabor.
Limitaciones: No se puede eliminar la materia orgánica disuelta (DOM) y los contaminantes iónicos (como los iones de calcio y el magnesio), y requiere procesos posteriores para lograr la purificación profunda.
II. Ultrafiltración (UF): separación precisa de sustancias macromoleculares
El tamaño de poro de la membrana de ultrafiltración se reduce a 0. 002-0. 1 micras (correspondiente a un peso molecular de 1000-100000 daltones), y las proteínas, coloides y algunos virus se interceptan a través de los efectos duales de la detección física y la adsorción superficial. Su diferencia de presión de funcionamiento se incrementa a la barra 1-7, que requiere un mayor consumo de energía.
Rendimiento de retención: la tasa de retención de la materia orgánica macromolecular con un peso molecular> 10 kDa (como el ácido húmico) excede el 90%, pero casi no tiene un efecto de retención en los iones monovalentes (NA⁺, CL⁻).
Eficiencia económica: el costo del sistema de ultrafiltración para tratar una tonelada de agua en el suministro de agua municipal es aproximadamente 0. 3-0. 5 yuan, que es un 20% más bajo que el del proceso tradicional de filtración de arena.
Aplicación típica: el tratamiento de aguas residuales médicas puede eliminar más del 90% de los microorganismos patógenos, lo que cumple con los "estándares de alta para contaminantes del agua en las instituciones médicas". Cuando el pretratamiento del agua de mar se combina con la ósmosis inversa, la vida de la membrana RO puede extenderse en un 30%-40%.
Iii. Nanofiltración (NF): membrana multifuncional para la separación selectiva
El tamaño de poro de la membrana de nanofiltración es de aproximadamente 1 nm (correspondiente a un peso molecular de 200-400 da), que tiene efectos de detección y repulsión de carga. La tasa de retención de los iones divalentes (como Ca²⁺, SO₄²⁻) es tan alta como 90%-98%, pero la tasa de eliminación de iones monovalentes (como Na⁺) es solo del 20%-80%. La presión de funcionamiento se incrementa a 3. 5-16 barra, que requiere un accionamiento de presión media y alta.
Eficiencia de desalinización: la tasa de retención del sulfato de magnesio (MGSO₄) puede alcanzar más del 95%, mientras que la del cloruro de sodio (NaCl) es solo del 40%-70%. Esta característica lo hace extremadamente ventajoso en el ablandamiento del agua dura.
Comparación del consumo de energía: el consumo de energía de la nanofiltración es de aproximadamente el 50% -70% del de la ósmosis inversa. Por ejemplo, al tratar el agua salobre, el consumo de electricidad de nanofiltración por tonelada de agua es 1. 2-2. 5kWh, mientras que la ósmosis inversa requiere 2. 5-4 kWh.
Extracción de croma: después de una planta de agua superficial adoptada por nanofiltración, el croma se redujo de 30 PT-Co a inferior a 5 pt-Co, y no se añadió oxidante químico.
Tratamiento de material radiactivo: la tasa de retención de radio (RA²⁺) excedió el 98%, reduciendo significativamente el riesgo de radiactividad del agua subterránea.
IV. Osmosis inversa (RO): tecnología de desalinización extremadamente precisa
El tamaño de los poros de la membrana de ósmosis inversa es<0.1nm, which only allows water molecules to pass through, and almost completely blocks soluble salts (salinity rejection rate>95%) and organic matter with a molecular weight>100da. Su presión de funcionamiento varía con la salinidad del agua de entrada. El tratamiento del agua salchicha requiere una barra 5-20, y la desalinización del agua de mar es tan alta como la barra 50-84.
Capacidad de desalinización: la membrana RO compuesta puede desalinar el 99.7% del agua de mar (TDS 35000 mg/L), y los TD de agua producidos<500mg/L, meeting the WHO drinking water standard.
Análisis de costos: en los proyectos globales de desalinización del agua de mar, la tecnología RO representa más del 65%, y el costo por tonelada de agua ha caído a 3. 5-6 yuan, que es un 60% más bajo que el método de destilación.