Princípio de Filtração por Membrana de Ultrafiltração

Membrana de Ultrafiltração Princípio de Filtração

A ultrafiltração é um processo de triagem usando tecnologia de separação por membrana. A diferença de pressão em ambos os lados da membrana é usada como força motriz, e a membrana de ultrafiltração é usada como meio filtrante. Muitos microporos minúsculos densamente cobertos na superfície permitem que apenas água e pequenas substâncias moleculares passem e se tornem permeadas, enquanto substâncias na solução original cujo volume é maior que o tamanho dos microporos da superfície da membrana ficam presas no lado de entrada do líquido da membrana. e tornar-se solução concentrada, realizando assim o propósito de purificação, separação e concentração da solução estoque.
Existem cerca de 6 bilhões de microporos de 0,01 mícrons na parede de cada metro de membrana de ultrafiltração de comprimento, e o tamanho dos poros só permite a passagem de moléculas de água, minerais benéficos e oligoelementos na água, e as menores bactérias têm mais de 0,02 mícrons em volume. Portanto, bactérias e colóides, ferrugem, matéria em suspensão, sedimentos, matéria orgânica macromolecular, etc., que são muito maiores que as bactérias, podem ser interceptados pela membrana de ultrafiltração, realizando assim o processo de purificação.

1. Processo de produção de água da membrana de ultrafiltração

A água da torneira entra primeiro no tubo da membrana de ultrafiltração. Sob a ação da diferença de pressão da água, muitos microporos de 0,01 mícron densamente distribuídos na superfície da membrana permitem apenas a passagem de moléculas de água, minerais benéficos e oligoelementos, tornando-se água purificada. As substâncias nocivas, como bactérias, ferrugem, colóides, sedimentos, sólidos em suspensão, matéria orgânica macromolecular são retidas no tubo da membrana de ultrafiltração e descarregadas quando a membrana de ultrafiltração é enxaguada.

2. Processo de lavagem da membrana de ultrafiltração

Após a membrana de ultrafiltração ser usada por um período de tempo, as bactérias presas, ferrugem, colóide, matéria suspensa, matéria orgânica macromolecular e outras substâncias nocivas aderirão à superfície interna da membrana de ultrafiltração, o que reduzirá gradualmente a produção de água do membrana de ultrafiltração, especialmente água da torneira. Quando a poluição de qualidade é grave, é mais provável que cause o bloqueio da membrana de ultrafiltração. A lavagem regular da membrana de ultrafiltração pode efetivamente restaurar a produção de água da membrana.

3. Elemento de filtro de membrana de ultrafiltração

O fio de membrana de ultrafiltração empacotado é feito no elemento de filtro de ultrafiltração, conforme mostrado na figura a seguir, após o processo de fundição. A cabeça de epóxi preenche o espaço entre o filamento da membrana e o filamento da membrana para formar o isolamento entre a solução original e o permeado. A solução original entra primeiro nos poros da membrana de ultrafiltração e se torna o permeado após ser filtrada pela membrana de ultrafiltração, impedindo a solução original. diretamente no permeado sem filtração.

4. Cálculo da área total do fio da membrana do elemento filtrante da membrana de ultrafiltração:

Sob a condição de que a produção de água por unidade de área do filamento da membrana seja constante, quanto maior a área da membrana do elemento filtrante, maior será a produção total de água do elemento filtrante.
Sua fórmula de cálculo é:
Dentro de S=πdL×n
Fora S=πDL×n
Entre eles: S é a área total da superfície interna do filamento da membrana, d é o diâmetro interno do filamento da membrana de ultrafiltração;
S é a área total da superfície externa do filamento da membrana, D é o diâmetro externo do filamento da membrana de ultrafiltração;
L é o comprimento da membrana de ultrafiltração;
n é o número de filamentos de membrana de ultrafiltração.

5. Fatores que afetam o rendimento de água das membranas de ultrafiltração

1. A influência da temperatura na produção de água: o aumento da temperatura aumenta a atividade das moléculas de água e a viscosidade diminui, então a produção de água aumenta. Pelo contrário, a produção de água é reduzida, de modo que a diferença na produção de água entre o inverno e o verão é muito grande, mesmo para o mesmo sistema de ultrafiltração.
2. A influência da pressão de operação na produção de água: na seção de baixa pressão, a produção de água da membrana de ultrafiltração é proporcional à pressão, ou seja, a produção de água aumenta com o aumento da pressão, mas quando o valor da pressão excede 0,3MPa , mesmo que a pressão aumente O aumento da produção de água também é muito pequeno, principalmente porque a membrana de ultrafiltração é comprimida sob alta pressão e a resistência à permeabilidade à água é aumentada.
3. Influência da turbidez afluente na produção de água: quanto maior a turbidez afluente, menos água produzida pela membrana de ultrafiltração, e quanto maior a turbidez afluente, maior a probabilidade de causar o bloqueio da membrana de ultrafiltração.
4. A influência da vazão na produção de água: a influência da vazão na produção de água não é tão óbvia quanto a da temperatura e pressão. Uma taxa de fluxo muito lenta levará facilmente ao bloqueio da membrana de ultrafiltração e muito rápida afetará a produção de água.

6. Caracterização de desempenho de membranas de ultrafiltração

O desempenho da membrana de ultrafiltração geralmente se refere às propriedades físicas e químicas e ao desempenho de separação e permeação da membrana. As propriedades físicas e químicas incluem principalmente a resistência mecânica da membrana, resistência química, faixa de temperatura resistente ao calor e faixa de valor de PH aplicável, etc. O desempenho de separação e permeação refere-se principalmente à membrana. Fluxo de água e peso molecular de corte e rejeição.

7. Materiais e características da membrana de ultrafiltração

Principais materiais: poliacrilonitrila (PAN), cloreto de polivinila (PVC), fluoreto de polivinilideno (PVDF), polietersulfona (PES), etc.

Filme PAN:

• Com excelente estabilidade química, resistência a ácidos, resistência alcalina e resistência à hidrólise, pode ser amplamente utilizado em vários campos;
• O filamento da membrana tem boa resistência e flexibilidade;
• Após a modificação hidrofílica, o rendimento de água é grande e possui fortes propriedades antipoluição.
• Existem poucos materiais de fórmula para o filamento de filme, e o processo é fácil de controlar, e não haverá problema de odor do próprio filme devido à grande quantidade de materiais de fórmula de matéria-prima de PVC.

Membrana PVDF:

• Resistência aos raios UV, excelente resistência à poluição e erosão química;
• A temperatura resistente ao calor pode chegar a 140 ℃, e vapor de temperatura ultra-alta e óxido de etileno podem ser usados para esterilização;
• Pode ser usado em uma ampla faixa de PH (1-13), pode ser usado em ácidos fortes e alcalinos e vários solventes orgânicos.

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