membraantechnologie
Membraantechnologie is de afgelopen decennia een waardige scheidingstechnologie geworden. De kracht van membraantechnologie is dat het werkt zonder toevoeging van chemicaliën, met een relatief laag energieverbruik en gemakkelijke en overzichtelijke procesgeleiding.
Membraantechnologie is een verzamelnaam voor een aantal verschillende, zeer karakteristieke scheidingsprocessen. Deze processen zijn van dezelfde soort, omdat in elk ervan een membraan wordt gebruikt. Membranen worden steeds vaker gebruikt voor de aanmaak van proceswater uit grond-, oppervlaktewater of afvalwater. Membranen zijn nu concurrerend voor conventionele technieken. Het membraanscheidingsproces is gebaseerd op de aanwezigheid van semi-permeabele membranen.
Het principe is vrij eenvoudig: het membraan fungeert als een zeer specifiek filter dat water doorlaat, terwijl het zwevende stoffen en andere stoffen opvangt.
Er zijn verschillende methoden om stoffen in een membraan te laten dringen. Voorbeelden van deze methoden zijn het toepassen van hoge druk, het handhaven van een concentratiegradiënt aan beide zijden van het membraan en het inbrengen van een elektrische potentiaal.
Membranen bezetten via een selectieve scheidingswand. Bepaalde stoffen kunnen door het membraan gaan, terwijl andere stoffen worden opgevangen.
Membraanfiltratie kan worden gebruikt als alternatief voor flocculatie , sedimentzuiveringstechnieken, adsorptie (zandfilters en actieve koolstoffilters, ionenwisselaars), extractie en destillatie.
Er zijn twee factoren die de affectiviteit van een membraanfiltratieproces bepalen; selectiviteit en productiviteit. Selectiviteit wordt uitgedrukt als een parameter die retentie- of scheidingsfactor wordt genoemd (uitgedrukt in de eenheid l/m2·h). Productiviteit wordt uitgedrukt als een parameter die flux wordt genoemd (uitgedrukt in de eenheid l/m2·h). Selectiviteit en productiviteit zijn membraanafhankelijk.
Membraanfiltratie kan worden onderverdeeld in micro- en ultrafiltratie enerzijds en nanofiltratie en omgekeerde osmose (RO of hyperfiltratie) daarentegen.
Wanneer membraanfiltratie wordt gebruikt voor het verwijderen van grotere deeltjes, microfiltratie en ultrafiltratie worden toegepast. Door het open karakter van de membranen is de productiviteit hoog terwijl de drukverschillen laag zijn.
Wanneer zouten uit water verwijderd moeten worden, nanofiltratie en Omgekeerde osmose worden toegepast. Nanofiltratie en RO-membranen werken niet volgens het poriënprincipe; scheiding vindt plaats door diffusie door het membraan. De druk die nodig is om nanofiltratie en omgekeerde osmose uit te voeren is veel hoger dan de druk die nodig is voor micro- en ultrafiltratie, terwijl de productiviteit veel lager is.
Membraanfiltratie heeft een aantal voordelen ten opzichte van de bestaande waterzuiveringstechnieken:
· Het is een proces dat kan plaatsvinden bij lage temperaturen. Dit is vooral belangrijk omdat het de behandeling van warmtegevoelige materie mogelijk maakt. Daarom worden deze toepassingen veel gebruikt voor voedselproductie.
· Het is een proces met lage energiekosten. De meeste energie die nodig is, wordt gebruikt om vloeistoffen door het membraan te pompen. De totale hoeveelheid energie die wordt gebruikt is gering in vergelijking met alternatieve technieken, zoals verdamping.
· Het proces kan eenvoudig worden uitgebreid.
Procesbeheer van membraanfiltratiesystemen
Membraanfiltratiesystemen kunnen worden beheerd in dead-end-flow of cross-flow. Het doel van de optimalisatie van de membraantechnieken is het bereiken van een zo hoog mogelijke productie gedurende een lange periode, met aanvaardbare vervuilingsniveaus.
Membraansystemen
De keuze voor een bepaald soort membraansysteem wordt bepaald door een groot aantal aspecten, zoals kosten, risico's van verstopping van de membranen, pakkingsdichtheid en reinigingsmogelijkheden. Membranen worden nooit als één vlakke plaat toegepast, omdat dit grote oppervlak vaak hoge investeringskosten met zich meebrengt. Daarom worden systemen dicht gebouwd om een groot membraanoppervlak in een zo klein mogelijk volume te kunnen plaatsen. Membranen zijn geïmplementeerd in verschillende soorten modules. Er zijn twee hoofdtypen, het buisvormige membraansysteem en het plaat & framemembraansysteem. Buisvormige membraansystemen zijn onderverdeeld in buisvormige, capillaire en holle vezelmembranen. Plaat & framemembranen zijn onderverdeeld in spiraalmembranen en kussenvormige membranen.
Membraanvervuiling
Tijdens membraanfiltratieprocessen membraanvervuiling is onvermijdelijk, zelfs met een voldoende voorbehandeling. De soorten en hoeveelheden vervuiling zijn afhankelijk van veel verschillende factoren, zoals voedingswaterkwaliteit, membraantype, membraanmaterialen en procesontwerp en -regeling.
Deeltjes, biofouling en scaling zijn de drie belangrijkste soorten vervuiling op een membraan. Deze verontreinigingen zorgen ervoor dat er een hogere werkdruk nodig is om een continue capaciteit van de membranen te kunnen garanderen. Op een gegeven moment zal de druk zo hoog oplopen dat het economisch en technisch niet meer verantwoord is.
Membraanreiniging
Er zijn een aantal reinigingstechnieken voor het verwijderen van membraanvervuiling. Deze technieken zijn voorwaarts spoelen, achterwaarts spoelen, luchtspoelen en chemisch reinigen en elke combinatie van de methoden. p>
| Membraantechnologie: Luchtvervuiling |