ลักษณะเฉพาะของเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชัน

วัสดุที่ใช้ในการผลิตเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันสามารถแบ่งได้เป็นวัสดุอินทรีย์และวัสดุอนินทรีย์ วัสดุอินทรีย์ได้แก่ โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF) โพลีเอเธอร์ซัลโฟน (PES) โพลีโพรพิลีน (PP) โพลีเอทิลีน (PE) โพลีซัลโฟน (PS) โพลีอะคริโลไนไตรล์ (PAN) โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) เป็นต้น วัสดุอนินทรีย์ได้แก่ อะลูมิเนียมออกไซด์ ซิลิกอนคาร์ไบด์ และสเตนเลสสตีล โดยซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีประสิทธิภาพเสถียรดีเยี่ยมมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขึ้น

เมื่อใช้การกรองแบบอุลตราฟิลเตรชั่นในการบำบัดน้ำ ไม่ว่าจะเป็นการกรองแบบอุลตราฟิลเตรชั่นอินทรีย์หรือแบบอุลตราฟิลเตรชั่นอนินทรีย์ ความเสถียรและความชอบน้ำของวัสดุเป็นคุณสมบัติสองประการที่สำคัญที่สุด ความเสถียรประกอบด้วยสองด้าน ความเสถียรทางเคมีกำหนดอายุของวัสดุเมมเบรนภายใต้การกระทำของกรด ด่าง สารออกซิไดเซอร์ จุลินทรีย์ ฯลฯ และยังเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเลือกกระบวนการทำความสะอาด ในขณะที่ความเสถียรทางกายภาพกำหนดข้อกำหนดของวัสดุเมมเบรนสำหรับการบำบัดเบื้องต้นที่ไหลเข้า ว่าสามารถทนต่อแรงกระแทกของสารแขวนลอยสูง การสึกหรอทางกายภาพ และความเสียหายทางกายภาพได้หรือไม่ ความชอบน้ำกำหนดความสามารถในการป้องกันมลพิษของวัสดุเมมเบรนต่อสารมลพิษในน้ำ แรงดันใช้งาน และส่งผลต่อการไหลของเมมเบรน

1) กระบวนการแยกไม่เกิดการเปลี่ยนเฟสและใช้พลังงานน้อยลง

2) กระบวนการแยกสามารถดำเนินการได้ที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งเหมาะสำหรับการเข้มข้นหรือการทำให้บริสุทธิ์ของสารที่ไวต่อความร้อนบางชนิด เช่น น้ำผลไม้ สารเตรียมทางชีวภาพ และยาบางชนิด

3) กระบวนการแยกถูกขับเคลื่อนโดยแรงดันต่ำเท่านั้น และอุปกรณ์และกระบวนการไหลนั้นเรียบง่าย ง่ายต่อการใช้งาน จัดการ และบำรุงรักษา

4) ขอบเขตการใช้งานนั้นกว้าง เทคโนโลยีการแยกด้วยอัลตราฟิลเตรชันสามารถใช้กับสารละลายที่มีขนาดประมาณ 0.005~0.1μm นอกจากนี้ การใช้เมมเบรนชุดหนึ่งที่มีค่าตัดน้ำหนักโมเลกุลต่างกันยังสามารถใช้เพื่อจำแนกน้ำหนักโมเลกุลของแต่ละองค์ประกอบในส่วนผสมของสารละลายที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกันได้อีกด้วย

1) ขนาดรูพรุนในการร่อนมีขนาดเล็ก ซึ่งสามารถดักจับแบคทีเรีย แหล่งความร้อน ไวรัส อนุภาคคอลลอยด์ โปรตีน และสารอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ในสารละลายได้เกือบทั้งหมด

2) การแยกจะมีประสิทธิผลหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับขนาดรูพรุนของเมมเบรน และขนาด รูปร่าง ความแข็งและความยืดหยุ่นของอนุภาคตัวละลาย รวมถึงคุณสมบัติทางเคมีของสารละลาย (ค่า pH คุณสมบัติทางไฟฟ้า) องค์ประกอบ (มีอนุภาคอื่น ๆ หรือไม่) และโครงสร้าง คุณสมบัติทางไฟฟ้า และคุณสมบัติทางเคมี (ความไม่ชอบน้ำ ความชอบน้ำ ฯลฯ) ของพื้นผิวของชั้นหนาแน่นของเมมเบรน

3) กระบวนการทั้งหมดดำเนินการในสถานะไดนามิกโดยไม่เกิดการก่อตัวของเค้กกรอง ดังนั้นพื้นผิวเมมเบรนจึงไม่สามารถผ่านวัสดุได้ เป็นเพียงการสะสมที่จำกัด และอัตราการกรองสามารถเข้าถึงค่าสมดุลในสถานะเสถียรโดยไม่มีการลดทอนอย่างต่อเนื่อง

4) การแยกสารละลายโมเลกุลขนาดใหญ่ด้วยเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันนั้นขึ้นอยู่กับความพรุนของเมมเบรนเป็นหลัก นั่นคือ ผลการดูดซับ การผลัก การปิดกั้น และการร่อนของเมมเบรนต่อสารละลายโมเลกุลขนาดใหญ่ 1.4 โหมดการทำงานของอัลตราฟิลเตรชัน

ระบบกรองระดับอุลตราฟิลเตรชันสามารถทำงานได้ 2 โหมดการทำงาน ได้แก่ การกรองแบบปลายตันและการกรองแบบไหลขวาง

โหมดการกรองแบบตัน

โหมดการกรองนี้คล้ายกับการกรองแบบเดิม น้ำที่ไหลเข้าจะเข้าสู่ชุดเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชั่น และทั้งหมดจะผ่านพื้นผิวเมมเบรนเพื่อกลายเป็นน้ำที่ผลิตออกมาและไหลออกจากด้านกรองของชุดเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชั่น สิ่งเจือปน เช่น สารแขวนลอย คอลลอยด์ และสารอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ที่ถูกเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชั่นดักจับไว้ จะถูกระบายออกจากชุดเมมเบรนผ่านการขัดอากาศตามเวลา การล้างย้อนและการล้างไปข้างหน้าด้วยน้ำ และกระบวนการทำความสะอาดทางเคมีทั่วไป

โหมดการกรองแบบไหลขวาง

เมื่อสารแขวนลอยที่ไหลเข้าและความขุ่นของอัลตราฟิลเตรชันมีค่าสูง อัลตราฟิลเตรชันสามารถทำงานในโหมดการกรองแบบไหลขวางได้ สารแขวนลอยจะเข้าสู่ชุดเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชัน ส่วนหนึ่งจะผ่านพื้นผิวเมมเบรนเพื่อผลิตน้ำ และอีกส่วนหนึ่งจะถูกระบายออกจากชุดเมมเบรนพร้อมกับสารแขวนลอยและสิ่งสกปรกอื่นๆ เพื่อเปลี่ยนเป็นน้ำเข้มข้น น้ำเข้มข้นที่ระบายออกจะถูกเพิ่มแรงดันอีกครั้งและหมุนเวียนกลับเข้าไปในชุดเมมเบรน โดยรักษาแรงเฉือนที่เกิดจากอัตราการไหลสูงบนพื้นผิวเมมเบรน และกำจัดสารแขวนลอยและสิ่งสกปรกอื่นๆ ที่ดักจับอยู่บนพื้นผิวเมมเบรนออกไป จึงทำให้ชั้นมลพิษอยู่ในระดับที่บางลง

การกรองแบบไหลขวางมีการใช้พลังงานต่ำและแรงดันในการทำงานต่ำ จึงมีต้นทุนการทำงานต่ำ การกรองแบบไหลขวางสามารถบำบัดน้ำที่ไหลเข้าที่มีปริมาณของแข็งแขวนลอยสูงได้ โหมดการทำงานเฉพาะต้องกำหนดตามปริมาณของแข็งแขวนลอย ความขุ่น และ COD ในน้ำที่ไหลเข้า และผ่านการทดสอบนำร่อง

กระบวนการทำความสะอาดของอุลตราฟิลเตรชันประกอบด้วยกระบวนการทำความสะอาดทางกายภาพและกระบวนการทำความสะอาดทางเคมี กระบวนการทำความสะอาดทางกายภาพประกอบด้วยการล้างย้อนด้วยน้ำออนไลน์ การล้างย้อนด้วยน้ำ BW คือการใช้ทิศทางการไหลของน้ำที่ตรงข้ามกับทิศทางการผลิตน้ำ น้ำล้างย้อนจะเข้ามาจากปลายการผลิตน้ำของชุดเมมเบรน น้ำจะไหลผ่านรูพรุนของเมมเบรนเพื่อขจัดสารมลพิษในชั้นรูพรุนของเมมเบรนที่ลึกและบนพื้นผิวของเมมเบรน

การทำความสะอาดทางเคมี CIP ใช้สารเคมีเพื่อกำจัดมลพิษที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวและภายในเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชั่นจากคอลลอยด์ สารอินทรีย์ เกลืออนินทรีย์ ฯลฯ การเพิ่มความถี่ในการทำความสะอาดและการเพิ่มความเข้มข้นของการทำความสะอาดจะช่วยให้สามารถกำจัดมลพิษต่างๆ ได้อย่างทั่วถึงมากขึ้น