În comparație cu apele uzate municipale, care conțin în principal poluanți obișnuiți, cum ar fi materia organică, azotul și fosforul, apele uzate industriale prezintă adesea compoziții complexe de contaminanți și sunt adesea însoțite de condiții extreme, cum ar fi temperaturi ridicate, acizi puternici și alcalii puternici. În aceste condiții dure, membranele organice tradiționale, cum ar fi fluorura de poliviniliden (PVDF) și polietersulfona (PES) tind să se lupte-sunt predispuse la îmbătrânire, deformare, degradare chimică, înfundare a porilor și chiar daune induse de umflare-, ceea ce duce la o durată de viață redusă semnificativ. În schimb, membranele ceramice anorganice, de obicei realizate din alumină (-Al₂O₃), oferă avantaje inerente, inclusiv rezistență la temperaturi ridicate, rezistență puternică la acizi/alcali, rezistență mecanică ridicată și rezistență la poluanții hidrofobi. Atunci când sunt combinate cu tehnicile de filtrare cu flux încrucișat și de spălare inversă, acestea pot aborda în mod eficient provocările generate de poluanții cu-concentrație mare. Ca rezultat, ele demonstrează performanțe excelente de separare și stabilitate operațională în scenarii precum apele uzate uleioase, apele uzate de fabricare a hârtiei și apele uzate cuprinzătoare ale parcului industrial. În acest articol, revizuim sistematic scenariile tipice de aplicare a membranelor ceramice de alumină.
Principiul de filtrare al membranelor ceramice de alumină
Membranele ceramice din alumină sunt fabricate folosind Al₂O₃ de -puritate - înaltă (de obicei, conținut mai mare sau egal cu 99%). Microstructura lor prezintă în general o asimetrie pronunțată, formând o structură „sandwich” constând dintr-un strat suport, un strat intermediar și un strat de separare. Stratul suport este sinterizat din particule de alumină relativ mari, oferind rezistență mecanică ridicată și suportând sarcina mecanică. Stratul intermediar are o dimensiune a porilor care se află între cea a stratului de separare și a stratului suport, servind drept punte de legătură și împiedicând stratul de membrană să pătrundă în suportul macroporos în timpul fabricării. Stratul de separare are de obicei o grosime de doar câteva până la câteva zeci de micrometri, cu o structură densă a porilor care determină în mod direct precizia de filtrare.
Sprijinită de această structură, membrana ceramică realizează o separare eficientă prin filtrarea cu flux{0}}încrucișat. Când lichidul de alimentare care conține fracții de dimensiuni diferite ale particulelor curge pe suprafața stratului de separare cu o anumită viteză, dimensiunea porilor acționează ca un mecanism de cernere. Sub acțiunea presiunii transmembranare, solventul (de exemplu, apa) și unele molecule mici-solute mai mici decât porii stratului de separare trec prin membrană, intră în canalele porilor mari de pe partea suport și sunt evacuate ca „permeat”. Între timp, particulele în suspensie, coloizii, bacteriile, substanțele organice macromoleculare și chiar picăturile de ulei emulsionat mai mari decât porii sunt reținute pe suprafața exterioară a membranei, formând un „retentat”. Pe baza acestui principiu, membranele ceramice pot fi, de asemenea, combinate cu modificarea suprafeței sau cu alte tehnologii (cum ar fi adsorbția și precipitarea) pentru a îndepărta selectiv componente specifice din apele uzate industriale, cum ar fi ionii de metale grele.