Entwodiksyon
Manbràn seramik yo te vin tounen yon teknoloji pi pito pou tretman dlo ak dlo ize gras a fòs mekanik yo, rezistans chimik, estabilite tèmik, ak lavi sèvis long konpare ak manbràn polymère. Men, tankou nenpòt pwosesis manbràn, manbràn seramik soufri soti nan yon pwoblèm ki pèsistan: fouling, espesyalman pa fonn ak makromolekilè matyè òganik tankou asid humic, pwoteyin, ak natirèl matyè òganik (NOM). Fouling diminye flux pénétrer, ogmante depans enèji, ak diminye lavi manbràn.
Youn nan solisyon ki pi pwomèt pou parèt nan dènye ane yo se asosye manbràn seramik ak jeneratè nanobubble (ak mikwo-nanobubble, MNB). Yo itilize konbinezon sa a tou de pou anpeche fouling pandan filtraj ak netwaye manbràn ki deja sal - ak nan kèk konfigirasyon, pou degrade aktivman polyan òganik nan dlo manje a li menm.
Ki sa ki Nanobubbles?
Nanobul yo se bul gaz apeprè 100-200 nanomèt ak kèk mikromèt an dyamèt - byen lwen pi piti pase bul yo pwodwi pa aere konvansyonèl yo. Akòz gwosè yo, yo konpòte yo yon fason diferan de bul òdinè:
- Yo pa leve byen vit ak pòp.Nanobul yo gen yon flotabilite pre-net epi yo ka rete sispann nan dlo pou jou oswa semèn olye ke kèk segonn.
- Yo pote yon chaj sifas negatif, ki ede yo adsorb sou epi kominike avèk foulants òganik ak patikil sispann nan dlo.
- Lè yo tonbe, yo jenere fòs taye lokalize epi, nan kèk ka, espès oksijèn reyaktif (ROS)tankou radikal idroksil (•OH), ki ka ede kraze molekil òganik.
- Yo dramatikman ogmante efikasite transfè gaz-a-likid, ki enpòtan anpil lè gaz ki enplike se yon oksidan fò tankou ozòn.
Dèlko Nanobubble tipikman pwodui bul sa yo lè l sèvi avèk youn nan kèk mekanis: gwo -taye taye wotasyon/venturi aparèy, presyon ki fonn- lage gaz (menm jan ak flotasyon lè ki fonn), oswa kavitasyon ultrasons. Gaz yo itilize a kapab lè/oksijèn, oswa - pou tretman pi agresif - ozòn.
Poukisa konbine nanobul ak manbràn seramik?
1. Fouling Prevansyon pandan filtraj
Mikwo ak nanobubbles te demontre remakab efikasite nan anpeche fouling ak ede netwayaj manbràn atravè divès filtraj teknik, ak nan filtraj crossflow, itilizasyon bul sa yo retabli flux manbràn seramik a 80% apre backwashing.Ti boul yo tipikman prezante nan kouran an manje oswa yo itilize pandan sik backwash, kote yo ede fwote sifas la manbràn ak deranje kouch gato nan foulant òganik anvan li konsolide.
2. Netwayaj chimik-en plas-améliorée (CIP) ak ozòn
Petèt aplikasyon ki pi rechèch la se konbine ozòn ak jenerasyon nanobul pou netwayaj CIP nan manbràn seramik ki sal ak òganik ki fonn ak makromolekilè.Teknoloji ozòn mikwo-nano-ti wonn ka efektivman dekole estrikti kouch foulant la sou sifas manbràn, diminye adezyon foulant yo, ak radikal idroksil ki pwodui nan kataliz alumina nan manbràn seramik la ka reyalize netwayaj fon nan manbràn ki kontamine.Nanobubbles yo bay fòs taye ki nesesè pou fizikman deloge kouch foulant la, pandan y ap reyalize an menm tan pi wo efikasite transfè mas ozòn pase difizyon jarèt konvansyonèl - sa vle di mwens gaz ozòn gaspiye ak plis nan li aktyèlman reyaji ak foulant la.
Yon etid ki gen rapò te batiyon nouvo sistèm dèlko ozòn-nanobubble pou netwaye yon manbràn seramik ki te konn itilize nan endistri lank, e li te jwenn ke karakteristik sifas manbràn an te chanje anpil, ak sifas ki te redwi ak akimilasyon foulan jan sa konfime pa mikwoskospi fòs atomik, mikwoskospi elektwonik, X-ray fluoresans, ak enèji {2}skopi.Fourier-transfòmasyon enfrawouj (FTIR) spectroskopi nan foulant rezidyèl la te montre siyati òganik karakteristik - idwojèn-gwoup lyezon ak kabòn enstore-kosyon kabòn - ki konsistan avèk nanobul ozòn yo dekonpoze molekil konplèks òganik foulant olye ke yo senpleman bloke yo nan dis.
3. Nanobul lè/oksijèn kòm yon altènatif pri ki pi ba -
Se pa tout aplikasyon ki mande ozòn.Ghadimkhani et al. te demontre siksè deblocage nan porositë manbràn seramik lè l sèvi avèk nanobul lè nan tou de envestigasyon pilòt- ak ban-echèl, retabli koule pèmeat nan valè orijinal li yo.Nan yon sèl eksperyans,asid humic konplètman bouche yon manbràn seramik nan lespas 6 èdtan, diminye flux prèske a zewo, men lè manbràn nan fouled te manje ak dlo nanobubble, koule inisyal la te retabli nan 2 èdtan - yon efè atribiye nan dekonpozisyon nan matyè òganik pa radikal gratis ki te pwodwi kòm nanobul lè yo tonbe.Sa a sijere ke menm san yon oksidan fò tankou ozòn, efondreman fizik nanobul ka jenere ase espès lokalize reyaktif ede degrade òganik adsorbed.
Nanobul lè yo atire paske yo evite depans kapital ak sekirite nan jenerasyon ozòn-sou sit, sa ki fè yo yon opsyon ki pi aksesib pou pi piti plant tretman oswa endistri tankou pwosesis letye, kote nanobul yo te montre tou amelyore flux ak diminye tan filtraj.
4. Pretretman pou Pwosesis Manbràn En
Manbràn seramik yo te itilize tou kòm yon etap pre-tretman devan manbràn pi sere tankou nanofiltrasyon (NF), ak apwòch nanobubble/ozòn-asistans ka amelyore fason pretretman sa a fonksyone. Nan yon etid sou dlo ize-dlo-pwodiksyon plant,yon pwosesis ibrid manbràn seramik-nanofiltrasyon reyalize pousantaj retire mwayèn nan 95.60% pou fonn kabòn òganik, 98.55% pou UV254 (yon prokurasyon pou kontni òganik aromat), 34.50% pou konduktiviti, ak 50.71% pou amelyorasyon kalsyòm - nan 4.70%, 1.6.3%, respektivman 1.6.3%, 1.40.3% nanofiltrasyon otonòm. Pretreatman manbràn seramik la tou redwi irevokabl fouling nan manbràn NF en a atravè yon seri konsantrasyon polyan, ak mikwoskòp elektwonik optik konfime ke pretretman sa a soulaje fouling sou sifas manbràn NF la.
Separeman, yo te eksplore flòch sifas ki baze sou ozòn- kòm yon fason pou redwi nesesite pou mikrofiltrasyon/ultrafiltrasyon konvansyonèl pretretman devan manbràn nanofiltrasyon seramik yo. Pretretman konvansyonèl lè l sèvi avèk filtraj milti-medya, mikrofiltrasyon, oswa ultrafiltrasyon anvan nanofiltrasyon ajoute pri kapital enpòtan, anprint fizik, ak konpleksite sistèm, kidonk ranplase filtraj-pretretman ki baze sou ak yon pwosesis ki baze sou ozòn-se yon fason atiran pou redwi pri ak anprint, espesyalman nan anviwònman resiklaj dlo nan vil yo.
5. Dirèk Polisyon òganik Degradasyon
Anplis netwayaj manbràn, sistèm mikwo-nanobubble yo de pli zan pli etidye kòm yon teknoloji avanse oksidasyon- adjasan poukont yo.Nan yon etid tretman dlo ize, konbine yon dèlko kavitasyon idrodinamik ak yon pwosesis oksidasyon adisyonèl ogmante efikasite total pou retire kabòn òganik a 40.01% sou 90 minit, konpare ak sèlman 14.61% lè l sèvi avèk dèlko kavitasyon pou kont li.
Ki jan yon sistèm tipik ap travay
Yon sistèm manbràn nanobubble-seramik konbine jeneralman gen ladan:
- Ekipman pou gaz- lè anbyen, oksijèn, oswa ozòn ki pwodui sou-sit la.
- Dèlko Nanobubble- yon venturi, taye-ponp, oswa presyon-disolisyon inite ki enjekte gaz la nan dlo kòm nanobul.
- Etap kontak/reyaksyon- nanobubble-dlo anrichi yo swa manje kontinyèlman nan kouran manbràn manbràn lan, oswa yo itilize nan sik refwadisman/CIP peryodik.
- Modil manbràn seramik- tipikman alumina, zirkonya, oswa titan-eleman tubulaires oswa plat-fèy ki baze sou, ki fonksyone nan mòd crossflow oswa deadend-.
- SiveyansYo swiv - flux ak presyon transmembran pou detèmine lè yon sik netwayaj asistans nan nanobul-ki nesesè.
Avantaj nan apwòch la konbine
- Pi wo rekiperasyon fluxapre netwaye, souvan san ajan netwayaj chimik piman bouk.
- Redwi konsomasyon chimik- espesyalman valab kote nanobul ozòn ranplase oswa diminye itilizasyon pwodui chimik netwayaj asid/kawstik.
- Pi bon transfè mas nan oksidan, se konsa mwens ozòn oswa lè ki nesesè pou reyalize menm efè netwayaj la.
- Pwolonje lavi manbrànakòz netwayaj dou, plis inifòm konpare ak netwayaj chimik oswa mekanik agresif.
- Potansyèl pou retresi anprint pretretmanlè yo itilize devan manbràn pi sere tankou NF oswa RO.
Limit ak Kesyon Louvri
Malgre rezilta pwomèt, chèchè yo remake kèk twou vid ki genyen:
Enfliyans gwosè ti wonn ak konsantrasyon sou kontwòl fouling poko byen konprann, epi paramèt fonksyone optimal yo ka espesifik nan sistèm - ak foulant-.
Sistèm nanozòn nanozòn mande pou yon bon verifikasyon konpatibilite materyèl, jesyon gaz -yo, ak kontwòl sekirite yo bay toksisite ozòn lan.
Pifò rezilta ki pibliye yo soti nan etid banc- oswa etid pilòt-; gwo-echèl, alontèm-done operasyon yo toujou limite.
Pèfòmans depann anpil sou nati foulant òganik la (egzanp, asid humic vs pwoteyin vs koloran sentetik), kidonk rezilta yo pa toujou jeneralize atravè aplikasyon yo.
Konklizyon
Aparisyon nan dèlko nanobul ak manbràn seramik reprezante youn nan pwogrè ki pi pratik nan kontwòl fouling pou tretman dlo ak dlo ize. Kit yo itilize pou prevansyon fouling pandan filtraj, ozòn-améliore netwayaj CIP, oswa kòm pretretman devan nanofiltrasyon, teknoloji a ogmante fizik inik nan nanobul - estabilite long, gwo reyaksyon sifas, ak efikas transfè gaz - pou diminye itilizasyon chimik, retabli flux lavi sèvis manbràn, ak pwolonje manbràn. Kòm mekanis ki kache yo vin pi byen karakterize, konbinezon sa a gen anpil chans wè adopsyon pi laj atravè tretman dlo potab, tretman dlo ize endistriyèl, ak aplikasyon pou reutilizasyon dlo.