Apa itu ultrafiltrasi air?

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 13:57

Cara yang efektif untuk memurnikan air adalah dengan memaksanya melalui membran semi-permeabel. Proses filtrasi diklasifikasikan menurut ukuran partikel yang akan dipisahkan:

• mikrofiltrasi melalui membran dengan ukuran pori dari 0,05 hingga 10 mikron;
• ultrafiltrasi - pori-pori dari 0,001 m hingga 0,05 m;
• reverse osmosis dan nanofiltrasi - pori 1 nm ke bawah.

Ultrafiltrasi air dirancang untuk menghilangkan mikroorganisme dan inklusi makroskopik darinya yang tidak melewati pori-pori membran.

Mekanisme tradisional filter isi ulang didasarkan pada pembersihan gravitasi. Ultrafiltrasi mirip dengan penyaringan melalui saringan berpori, di mana semua partikel dengan diameter lebih besar dipisahkan.

Jenis membran

Elemen filter adalah lembaran datar atau serat dengan kapiler. Melalui yang pertama, ultrafiltrasi air limbah dilakukan, dan yang terakhir dimaksudkan untukpengolahan air.

Serat terutama dibuat saluran tunggal, dengan diameter dalam sekitar 0,8 mm. Mereka sering mengalami stres dan dapat dihancurkan dengan pencucian balik. Serat multi-saluran mengandung banyak kapiler dan secara signifikan lebih kuat.

Membran terbuat dari polimer seperti poliestersulfon. Parameternya dapat diubah dengan menambahkan bahan sintetis lainnya. Rentang pH yang luas dari cairan yang diproses memungkinkan pembersihan elemen filter secara efektif.

Membran polimer harus didekontaminasi secara berkala, karena mikroba suka memakan bahan organik dan membentuk koloni di atasnya.

Membran keramik tahan lama, yang dicuci dengan baik dengan deterjen. Harganya lebih tinggi, tetapi masa pakainya mencapai 10 tahun.

Metode filtrasi

Sistem air ultrafiltrasi terdiri dari modul yang diisi dengan serat berpori berongga. Cairan awal memasuki kapiler, setelah itu filtrasi terjadi melalui dinding samping. Umpan balik juga dimungkinkan.

Pembilasan dilakukan oleh filtrat dengan suplai berlawanan arah. Distribusi cairan yang seragam di luar serat memastikan pembuangan endapan dari kapiler. Di sini penting untuk memilih mode pembilasan yang tepat agar lapisan kontaminan lebih mudah dihilangkan.

Filter beroperasi dalam dua mode, salah satunya adalah tekanan: air disuplai ke casing perangkat di bawah tekanan. Metode perendaman dilakukan dengan menggunakan membran yang diturunkan ke dalam wadah terbuka. Sebuah vakum dibuat di sisi outlet dan cairan tersedot melalui bahan filter.

Modul disusun secara vertikal. Air memasuki mereka dari satu ujung, dan dibuang dari ujung lainnya. Jumlah modul dalam satu filter biasanya tidak melebihi dua unit. Karena itu, lebih sedikit gasket yang diperlukan, yang mengurangi kemungkinan kebocoran. Modul vertikal mudah dirawat dan diuji. Mereka mudah dipasang dan dihapus.

Mode filter

Saat ultrafiltrasi air dilakukan, filter dapat beroperasi dalam mode buntu dan tangensial. Dalam kasus pertama, semua air yang disuplai dimurnikan. Endapan dari membran dihilangkan secara berkala selama proses pembilasan atau dengan aliran pembuangan. Membran cepat rusak dan penurunan tekanan di atasnya harus dijaga tetap rendah, yang mengurangi kinerja peralatan. Metode ini digunakan untuk pengolahan air, dengan konsentrasi suspensi yang rendah.

Dalam mode tangensial, media yang disaring bersirkulasi di sepanjang permukaan membran dan sedikit endapan terbentuk di atasnya. Turbulensi aliran di saluran pasokan memungkinkan untuk memurnikan air dengan konsentrasi zat tersuspensi yang tinggi. Kerugian dari metode ini adalah peningkatan biaya energi untuk menciptakan laju aliran yang tinggi dan kebutuhan untuk memasang pipa tambahan.

Parameter ultrafiltrasi

Parameter utama ultrafiltrasi adalah:

1. Selektivitas - rasio konsentrasi pengotor dalamair yang terkontaminasi (C_in.) dan dalam filtrat (C_out.): R=(1 - C_{out. /} in._{) 100%. Untuk proses ultrafiltrasi, ukurannya besar, yang memungkinkan Anda menjebak partikel terkecil, termasuk bakteri dan virus.}
2. Konsumsi filter - jumlah air murni per satuan waktu.
3. Konsumsi filtrat spesifik - jumlah produk yang melewati 1 m2 area membran. Tergantung pada karakteristik elemen filter dan kemurnian sumber air.
4. Penurunan tekanan membran - perbedaan antara tekanan pada sisi suplai dan sisi filtrat.
5. Permeabilitas adalah rasio antara laju aliran spesifik filtrat dan penurunan tekanan melintasi membran.
6. Efisiensi hidrolik - rasio antara laju aliran filtrat dan sumber air yang disuplai.

Ultrafiltrasi untuk desinfeksi air

Metode tradisional untuk menghilangkan mikroorganisme termasuk teknologi menggunakan reagen. Ultrafiltrasi air terdiri dari pemisahan fisik mikroorganisme dan koloid darinya karena ukuran pori-pori membran yang kecil. Keuntungan dari metode ini adalah menghilangkan jasad mikroorganisme, alga, bahan organik, dan partikel mekanis. Pada saat yang sama, tidak diperlukan pengolahan air khusus, yang wajib dalam kasus lain. Yang perlu Anda lakukan adalah menjalankannya melalui filter mekanis 30 mikron.

Saat membeli filter, Anda perlu menentukan ukuran pori membran. Untuk menghilangkan virus sepenuhnya, diameter lubang harus berada pada level 0,005 m. Untuk ukuran pori besar, fungsi desinfeksitidak akan berjalan.

Selain itu, teknologi ultrafiltrasi memberikan klarifikasi air. Semua padatan tersuspensi dihilangkan seluruhnya.

Instalasi air ultrafiltrasi berisi perangkat yang terhubung secara paralel, yang memberikan kinerja proses yang diperlukan dan kemungkinan untuk menggantinya selama operasi.

Pemurnian air sebelum filter pertukaran ion

Resin efektif dalam menahan partikel koloid 0,1-1,0 m, tetapi dengan cepat menyumbat butiran. Pembilasan dan regenerasi tidak banyak membantu di sini. Sangat sulit untuk menghilangkan partikel SiO_{2, yang banyak terdapat di sumur dan air sungai. Setelah penyumbatan, resin mulai menumbuhkan mikroorganisme di tempat yang tidak dicuci dengan larutan pembersih.}

Penukar ion juga secara aktif tersumbat dengan minyak emulsi yang tidak dapat dihilangkan. Penyumbatannya begitu parah sehingga lebih mudah mengganti filter daripada memisahkan oli darinya.

Filter butiran resin secara aktif tersumbat dengan senyawa molekul tinggi. Karbon aktif menghilangkannya dengan baik, tetapi memiliki masa pakai yang singkat.

Resin penukar ion efektif bersama dengan ultrafiltrasi menghilangkan lebih dari 95% koloid.

Pengolahan air - ultrafiltrasi sebelum reverse osmosis

Biaya pengoperasian dikurangi dengan pemasangan filter bertahap dengan pengurangan berturut-turut dalam ukuran partikel yang tertahan. Jika pembersihan yang lebih kasar dipasang sebelum modul ultrafiltrasi, maka akan meningkatkan efisiensi sistem reverse osmosis. Yang terakhir sensitif terhadap flokulan anionik dan non-ionik jika koagulasi kontaminan dilakukan pada tahap awal.

Bahan organik molekul besar dengan cepat menyumbat pori-pori membran reverse osmosis. Mereka dengan cepat ditumbuhi mikroorganisme. Air pra-penyaringan menyelesaikan semua masalah dan hemat biaya bila digunakan dengan osmosis balik.

Pengolahan air limbah

Pengolahan air limbah ultrafiltrasi memungkinkan untuk digunakan kembali di industri. Mereka cocok untuk digunakan dalam teknik, dan beban teknogenik pada badan air terbuka untuk keperluan minum berkurang.

Teknologi membran digunakan untuk mengolah air limbah dari produksi galvanik dan tekstil, dalam industri makanan, sistem penghilangan besi, saat menghilangkan urea, elektrolit, senyawa logam berat, produk minyak, dll. dari larutan. Hal ini meningkatkan efisiensi perawatan dan penyederhanaan teknologi.

Dengan pengotor dengan berat molekul rendah, ultrafiltrasi dapat menghasilkan konsentrat produk murni.

Yang paling penting adalah masalah pemisahan minyak teremulsi dari air. Keunggulan teknologi membran adalah prosesnya sederhana, konsumsi energinya rendah dan tidak membutuhkan bahan kimia.

Pengolahan air permukaan

Presipitasi dan penyaringan sebelumnya merupakan cara yang efektif untuk menjernihkan air. Kotoran yang berasal dari alam secara efektif dihilangkan di sini, tetapi sekarang polutan teknogenik telah muncul, untuk menghilangkannyadiperlukan metode pembersihan lainnya. Terutama banyak masalah yang diciptakan oleh klorinasi utama air, yang membentuk senyawa organoklorin. Penggunaan tahap pemurnian tambahan dengan karbon aktif dan ozonasi meningkatkan biaya air.

Ultrafiltrasi memungkinkan Anda mendapatkan air minum langsung dari sumber permukaan: ganggang, mikroorganisme, partikel tersuspensi, dan senyawa lain dihilangkan darinya. Metode ini efektif dengan koagulasi pendahuluan. Pada saat yang sama, pengendapan yang lama tidak diperlukan, karena pembentukan serpihan besar tidak diperlukan.

Pemasangan ultrafiltrasi air (foto di bawah) memungkinkan Anda mencapai kualitas air murni yang baik secara konsisten tanpa menggunakan peralatan dan reagen yang rumit.

Penggunaan metode koagulasi menjadi tidak efektif karena banyak senyawa organik dalam air tidak terdeteksi oleh metode oksidasi kalium permanganat tradisional. Selain itu, kandungan organik sangat bervariasi, sehingga sulit untuk memilih konsentrasi reagen yang dibutuhkan.

Kesimpulan

Ultrafiltrasi air melalui membran memungkinkan Anda mencapai kemurnian yang diperlukan dengan konsumsi reagen minimum. Air limbah setelah diolah dapat digunakan untuk keperluan industri.

Ultrafiltrasi tidak selalu efektif. Metode ini tidak memungkinkan untuk menghilangkan beberapa zat, misalnya, senyawa organoklorin dan beberapa asam humat. Dalam kasus seperti itu, pembersihan multi-tahap diterapkan.