Table of Contents

מבוא

ייצור כימי מייצר כמויות גדולות של זרמי פסולת נוזליים המכילים לעתים קרובות פותרים יקר, חומצות מינרלים, מלחי מתכת, ואמצעי ריכוז אורגניים. שיטות ריכוז מסורתיות כגון evaporation רב-אפקט, תנודות הפוכה, ומהנדסים מכניים מדכאים מחדש של מערכות ריכוז אנרגיה גבוהה או מאבק עם זרמים כי הם גבוהים במידות מוצקות לחלוטין או פוטנציאל רעוע (MD) יש תהליך חומצי דם בינוני של פסולת, באמצעות זרם חשמלי יעיל זה, תוך כדי צמצום יעיל של פסולת יעילה של פסולת, תוך כדי צמצום יעיל של חומר חום יעיל.

יסודות של Membrane Distillation

איך להגות membrane Distillation

מנברן distillation הוא תהליך הפרדה מונע תרמי שבו membraic micro ⁇ hydrophobic מפריד פתרון להאכיל חם מזרם חד-מאטה קר.הטבע הידרופובי של membrane מונע מים נוזליים לעבור דרך הנקבוביות שלה, אבל מים vapbra יכול להתאד מן הצד המזינים, לנוע מעבר membrane, ו conense על הלחץ המקרר בצד האחורי של לחץ על ידי לחץ הדם מופעל על ידי לחץ על ידי לחץ מכני.

התהליך מסתמך על שינוי שלב של מים בממשק להאכיל-ממוחן.כפי שיבש מים, מלחים מומסים, תרכובות אורגניות, ומדווים נשארים בפתרון ההזנת והופכים מרוכזים בהדרגה. permeate condensing הוא חינם באופן משמעותי של solutes לא-volatile, מה שהופך MD חלופה גבוהה להיפוך לאחור עבור זרמים גבוהים או עומס אורגני גבוה.

המונחים: key Configurations

ארבע תצורה ראשונית של זיקוק membrane משמשים במחקר ויישומים בקנה מידה טייס:

  • (FLT:0) פנה Membrane Distillation (DCMD): 1 הצד permeate הוא זרם נוזלי מגניב כי ישירות מגע עם membrane. Condensation מתרחשת בתוך מודול membrane. DCMD הוא התצורה הנפוצה ביותר נלמדת בשל עיצוב פשוט שלה, למרות אובדן חום התנהגותי על פני membrane יכול להגביל יעילות תרמית.
  • (FLT:0) Air Gap Membrane Distillation (AGMD): AFLT:1 שכבת אוויר מנוסה מוצגת בין הקרנבלן לבין משטח ההדבקה.זה מקטין אובדן חום התנהגותי ומשפר יעילות תרמית, אך מוסיף עמידות העברת המונים.
  • (FLT:0) ,Sweeping Gas Membrane Distillation (SGMD): irveFLT:1 גז לא מאויר גורף את הצד המחלחל, נושא את מחסני המים אשר לאחר מכן מזוהם חיצונית. SGMD מציע שיעורי העברה המונית גבוהה יותר מאשר AGMD אבל דורש תוספת חיצונית וציוד נוסף, הגדלת מורכבות המערכת.
  • (VMD): 0Vacuum Membrane Distillation (VMD): ההרחבה 1A ואקום מוחל על הצד השני, הגדלת הבדל הלחץ של לחץ הדם ומאפשר הפעלה בטמפרטורות נמוכות יותר של מזון VMD יכול להשיג שיעורי פלוקס גבוה אבל דורש ציוד ריק ובקרת זהירות כדי למנוע מחנק.

הבחירה של תצורה תלויה במאפיינים של מזון, קצב התאוששות הרצוי, זמינות אנרגיה תרמית, ומטרות איכות מים מוצרים.עבור ריכוז הזרמת פסולת כימית, DCMD ו- VMD מדווחים לעתים קרובות ביותר בספרות בשל השטף הגבוה יחסית שלהם ושילוב פשוט יותר עם מקורות חום קיימים.

חומרים ונכסים

membrane distillation membranes חייב להיות הידרופובי כדי למנוע חדירה נוזלית.חומרים הנפוצים ביותר הם polytetrafluoroethylene (PTFE), פוליווינילidene fluoride (PVDF), ופוליפרופילן (PP) PTFE membranes מציעים עמידות כימית מעולה ויציבות תרמית, מה שהופך אותם מתאימים לזרמים כימיים אגרסיביים.

תכונות membrane המשפיעות על ביצועי MD כוללים גודל pore, porosity, עובי, מוליכות תרמית. גודל נקבוביות טיפוסי טווח בין 0.1 ל 1.0 מיקרומטר, עם ערכי נקבוביות של 70% עד 90% רצוי למקסם את vapor flux. ⁇ דקנר להפחית עמידות העברה המונית אבל להגדיל את אובדן חום התנהגותי, יצירת סחר זה חייב להיות אופטימיזציה עבור כל יישום.

פסולת בתעשיות כימיות

סוגים של פסולת

תעשיות כימיות מייצרות זרמי פסולת נוזליים מגוונים, אשר משתנים באופן נרחב בהרכב, ריכוז וטמפרטורה. קטגוריות נפוצות כוללות:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Brines ורכז:FLT:1 המיוצר ממערכות אוסמוזה הפוכה, ion Exchange regeneration, או תהליכי evaporation. אלה יש מוצקות מומסות גבוה (TDS), לעתים קרובות מעל 50,000 מ"ג / L, ועשוי לכלול מברקים מדרגים כגון סידן, מגנזיום, ו- silica.
  • (FLT:0) פותרים ופסולת אורגנית: ריצוף 1 (FLT:1) phos המכילים תרכובות אורגניות תנודתיות, אלכוהול, קטונים, או פותרים אחרים המשמשים במיצוי, תגובה או ניקוי פעולות.
  • (FLT:0) Acidic or alkaline Waste:03F1 phos with Extreme pH ערכים מניטראליזציה, גירוד או ניקוי פעולות.אלה יכולים לפוצץ חומרים קרום קונבנציונליים ודורשים מבחר חומרים זהירים.
  • (ב) ,0) , שפכים וזרימים מזחלים: שפכים (ראה: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

היכולת של השקיה מנברנית לטפל ריכוזי TDS גבוהים, לסבול עומס אורגני מתון, ולפעול בטמפרטורות להאכיל בין 40 מעלות צלזיוס ל 80 מעלות צלזיוס הופכת אותו אטרקטיבי לריכוז זרמים אלה לפני חיסול סופי, אי-סיצינורציה, או שחזור משאבים.

שיטות הריכוז הנוכחיות והמגבלות שלהם

גישות לאמנה לזרם פסולת כימי ריכוז כוללות evaporation רב-אפקט, evaporators סרט נופל, אוסמוזה הפוכה, ואלקטרודיאליזה כל שיטה יש מגבלות טבועה:

  • (הופנה מהדף ⁇ )0 (Multi- Effect evaporationFLT:1) ו- (FLT:2 ⁇ mechanical vapor RecompressionFLT 3) להשיג גורמי ריכוז גבוהים אך דורשים השקעה משמעותית הון וצורכי כמויות גדולות של אנרגיה ברמה גבוהה. Scaling ו-Faceing על פני פני השטח של העברת חום הם בעיות תפעוליות מתמשך.
  • (FLT:0) osmosisFLT:1 הוא יעיל אנרגיה עבור סליניות בעלות נמוכה עד בינוני, אבל לא יכול ביעילות לרכז זרמים מעל 70 אלף מ"ג / L TDS בשל מגבלות לחץ אוסמוטי.זה גם רגיש לטעייה של אורגנים, קולגואיד, ומלחים כהים.
  • (FLT:0) ElectrodialysisFLT 1 פועל היטב עבור desalting אבל הוא פחות יעיל בריכוז גיונות גבוהה יכול להיות מושפע לרעה על ידי תרכובות אורגניות ומושגים רב-ערך.
  • (ב) ויקרא: ויקרא י"א): "ו[דרוש מקור] [ה]] ו[ה] [ב]] [ה'] [ה']] [ה']]]][ה']], [ה'[ה'], ו[ה'[ה']'[ה']']']'[ה']']'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה']'[ה'[ה']']']']'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'

זיקוק Membrane ממלא פער בנוף הריכוז על ידי מתן צמצום נפח של זרמי פסולת מלוחים או מורכבים בטמפרטורות בינוניות, באמצעות חום פסולת מתהליכים צמחיים אחרים או מקורות תרמיים נמוכים כגון אספנים סולאריים או חום גיאותרמי.

יישום של Membrane Distillation for Waste Stream Concentration

אינטגרציה ומקורות אנרגיה

היתרון העיקרי של MD עבור ריכוז שפכים הוא היכולת לפעול על פני טמפרטורות נמוכות של זמן נמוך.אכילת טמפרטורות של 50 מעלות צלזיוס ל 80 מעלות צלזיוס מספיק כדי להשיג שיעורי פלוקס מעשיים, כלומר לבזבז חום מפעילות צמחית כימית - כגון קירור מים להחזיר זרמי, גז שפעת אט אט אט אט אט אט אטמו, או תגובה מוגזמת - יכול להניע את התהליך עם אנרגיה נוספת במתקנים כימיים רבים, נמוך, עכשיו, שיפור אנרגיה מתחדשת, 000, 000, 000, 000 קיים לחץ דם בשפע, 000, 000, 000, 000, 000 חום, 000 חום, 000 בשפע, 000 חום, 000, 000, 000 חום, 000 בשפע, 000 בשפע, 000 בשפע, 000 פחת, 000 פחת, 000 חום, 000 פחת, 000 בשפע, 000 חום, או ירידה, 000 חום, 000 חום, 000 חום, 000 חום, 000 חום, 000 פחת, 000 חום, 000 חום, 000 חום, 000 חום, 000 פחת, 000 פחת, 000 פחת, 000 פחת, 000 פחת, 000 פחת, 000 חום, 000 חום, 000 חום, 000 חום, 000 פחת, 000 פחת, 000 פחת, 000 פחת, 000 פחת, 000 פחת, 000 פחת

מספר פיילוט ופרויקטים של הדגמה במגזר הכימי הראו כי MD יכול להשיג שיעורי התאוששות מים של 75% עד 95% מזרמי פסולת מלוחים, תוך התמקדות ב solutes נדחה לרמות המאפשרות downstream קריסטל או סילוק. לדוגמה, מתקן ייצור כימי טיפול זרם גלימה המכיל 120,000 מ"ג / L TDS השיגה שפעת של 8 עד 12 ליטר לשעה באמצעות PTm בתצורה של מלח C {\displaystyle 20 מ"ג / L C {\displaystyle C} עם קרינת C.

Solvent Recovery and Organic Waste Concentration

מעבר לריכוז הריין, MD הראה הבטחה לשחזר תרכובות אורגניות נדחות (VOCs) מזרמי פסולת. ביישום זה, membrane הידרופובי מאפשר vapors אורגניים לעבור באופן מעדיף על פני מים vapor, בהתאם ללחץ vapor ו- membrane סלקטיביות.

עבור זיהומים אורגניים שאינם מעורבים שאינם מתאמים בטמפרטורה התפעולית, MD מתפקד בעיקר כמטרד, צמצום נפח הפסולת הדורשים אי-החייאה או טיפול ביולוגי.הדחייה גבוהה של אורגנים שאינם-וולגנטיים (הגדולים מ- 99%) מבטיח כי המים החרוטים יכולים להיות ממוחזרים חזרה לתהליך, צמצום מים מתוקים ומפחיתים נפח פסולת.

טיפול בפסולת Acidic and Alkaline

זרמי פסולת אגדיים ממתכת, ייצור זרז, וחומצה גירוד הם מאתגרים לטיפול כי חומרים membrane קונבנציונליים מדרג pH נמוך. PTFE membranes להציג יציבות כימית מצוינת בטווח pH רחב (0 עד 14), המאפשר MD להתרכז חומצה sulfuric, הידרוכלוריצית חומצה, וזרימת חומצה זרמי חומצה זרחנית phosic.

זרמי פסולת אלקליין, כגון פתרונות hydroxide של נתרן מפעולות ניקוי, יכול גם להיות מרוכז על ידי MD. היעדר לחץ הידראולי החל MD, פירושו כי קומפקטיות membrane והתמוטטות pore אינם דאגות, אפילו ברמות pH גבוהות. עם זאת, תשומת לב זהירה חייבת להיות משולם פוטנציאל עבור התקפה סיבתית על חומרים, גזים, ומודולים.

היתרונות של Membrane Distillation

שיעורי הפחתה גבוהים ואיכות המוצר

מנברון דיאזטציה מגיעה לדחייתה כמעט מוחלטת של solutes לא-וולגנטיות, כולל מלחים, מתכות כבדות ואורגני מקמולקולריים. שיעורי ההזרקה של 99.5% ל ⁇ 9% מדווחים באופן שגרתי עבור כלוריום, מגנזיום sulfate, ומין ליורגני נפוץ אחר.

עלויות אנרגיה נמוכות בהשוואה לדיאזון

עמודות השקיה מסורתיות פועלות בטמפרטורות סמוך לנקודת הרתיחה של התערובת ולעתים קרובות דורשות חובה משמעותית של ממברנה דיאזמנטציה, לעומת זאת, יכולות לפעול בטמפרטורות של 50 מעלות צלזיוס ל-80 מעלות צלזיוס, אשר באופן משמעותי מתחת לנקודה הרתיחה הרגילה של מים בלחץ אטמוספרי (אך צריכת האנרגיה המוסמאלית של MDS בדרך כלל נעה בין 200 ל-600 ליטר לשעה למ"ק, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, תלוי בביקוש לטמפרטורה נמוכה יותר, אך לא פחות או ירידה של צריכת החשמל.

התנגדות ל Salinity and Scaling Pre ⁇ s

מכיוון שMD אינו מוגבל על ידי לחץ אוסמוטי, הוא יכול לרכז זרמי מזון לרמות גבוהות מאוד של TDS - לעתים קרובות מעל 250,000 מ"ג / L - ללא ירידה חדה של פלוקס נראה בתנומוזוזיס הפוכה.זה הופך MD מתאים במיוחד כצעד ריכוז סופי באפס פריקה נוזלית (ZLD) מערכות, אך הניתוח בטמפרטורות בינוניות גם מפחית את הסיכון של סידן, פחמן, וסימליה בהשוואה לקצבה בינונית, לעומת זאת, כמו גם אם יש עלייה כה גבוהה של מלחים, אם כי אם כי אם כי עדיין גבוהה, לעומת זאת, כמו גם כן, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, אם כי עודף משקל בינוני, אם זה יכול להיות גבוה יותר, כמו גם כן, כמו גם עלייה של ספירלה, אם כי עודף של רמות לחץ גבוה יותר, אם כי רמת הטמפרטורות בינוני, אם כי אם כי אם כי עודף של צריכת מלח, אם זה יכול להיות גבוה יותר, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם ירידה בינונית, אם כי זה יכול להיות גבוה יותר, אם כי זה יכול להיות גבוה יותר, אם כי זה עדיין, כמו גם להפחית את הסיכון של ספירלה, כמו גם להפחית את הסיכון של עודף של עודף של עודף משקל בינוני, אם כי זה יכול להיות גבוה יותר

שקיפות ו Scalability

מערכות דיאזנות membrane ניתן לבנות בצורה מודולרית באמצעות ספירלה מסחרית, פיסול, או גליון שטוחה של membrane מודולים.מודולריות זו מאפשרת בקנה מידה קל על ידי הוספת אזור membrane נוסף במקביל, והוא מקל על השקעה הון בשלב בשלב בשלב. עבור צמחים כימיים שצופים עלייה עתידית של פסולת או יותר גבולות פריקה מחמירים, MD מציעה פלטפורמה גמישה שיכולה להיות דורש תהליך חדש או בנייה אזרחית.

אתגרים ואסטרטגיות מייגציה

מנברן מתפתל ו- Wetting

Fouling הוא האתגר התפעולי המשמעותי ביותר עבור השקיה membrane, במיוחד כאשר טיפול זרמי פסולת עם תוכן אורגני גבוה, חלקיקים קולואידיים, או פעילות ביולוגית. Fouling להפחית את אזור membrane יעיל זמין עבור תחבורה vapor ויכול להוביל לירידה הדרגתית בשפעתx. במקרים חמורים, רעוע יכול לגרום membrane רטוב, שבו הידרופובי מלא כדי לעבור את הנקה.

אסטרטגיות לעבירות ב MD כוללות:

  • (ב) ⁇ :0) טיפול: (FLT:1 ; מיקרו-חדירה או אולטרה-סינון לפני יחידת MD מסירים מוצקים מושעה וחומר קולונואיד, צמצום העומס המופרע על קרום הידרופובי.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ לאחור: ⁇ 1:1 ,ההעברת זרם או הפעלת דופק לחץ יכול לנתק פיקדונות המצורפים באופן רופף משטח המלברה.
  • (ב) [15] ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) תוספת של [[המאה ה-1]]: [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]
  • (FLT:0) פרוטוקולי ניקוי של מנברין: FIRLT:1 , ניקוי כימי עם חומצות, בסיסים, או גולשים במרווחים של 1 עד 4 שבועות נדרש בדרך כלל כדי לשמור על נוזל יציב.

מחקר לציפוי ממוחנים שאינם מפוסקים – כגון Zwitterionic, אמפיפילי או חלקיקים-שטחים מוטבעים – הוא מתמשך והראה הבטחה במחקרים מעבדה, אך אימות שדה בזרמים פסולת כימית נשאר מוגבל.

ניהול סקרים וקריסטליזציה

כאשר MD משמש כדי להשיג גורמי ריכוז גבוהים מאוד, את הסולפת של מלחים מסוימים ניתן להתגבר, המוביל לסקאלה על פני השטח membrane או בתוך המודול. Calcium sulfate (gypsum), סידן פחמן, סיליקה, ו barium sulfate הם מינים נפוצים של קשקשים בזרימי פסולת כימי.

ניהול דרוג יעיל בMD כרוך במספר גישות:

  • הפעלה בגורם ריכוז שנשאר מתחת למגבלת הישבן של מלח קלוש לפחות, אשר ניתן לקבוע על ידי מודל הכימיה של מים להאכיל עם תוכנה גיאוכימית כגון OLI או PHREEQC.
  • התאמת pH להאכיל כדי לשנות את שיווי המשקל פחמן-פחמיאט להפחית את הסיכון של משקעים פחמן סידן.
  • שימוש גבישי זרע במיכל להאכיל כדי לקדם משקעים גדולים ולא קשקשים על פני השטח.
  • יישום מחדש osmotic תקופתי עם מים מחוסנים כדי לפזר את גודל פני השטח לפני שהוא הופך להיות מחובר היטב.

עבור זרמי פסולת עם פוטנציאל דרוג גבוה, גישה ממותקת המשלבת MD עם צעד קריסטל מומלץ לעתים קרובות, שבו יחידת MD מתמקדת להאכיל ליד רוויה ואת גבישיצר מחלים מוצקות מלח.

טמפרטורה Polarization ו- Thermal Efficiency

קיטוב טמפרטורה - התפתחות שכבת גבול תרמי ליד פני השטח membrane - מעלה את הכוח המניע יעיל עבור תחבורה vapor. שכבת הגבול בצד האכילה קריר יותר מאשר את הזין הגדול, ואת שכבת הגבול בצד השני הוא חם יותר מאשר את רוב permeate. התוצאה היא הבדל טמפרטורה טרמפולינה נמוך יותר מאשר הבדל הטמפרטורה הגדולה, אשר מפחית שפעת.

ניתן להפחית את הקיטוב הטמפרטורות על ידי הגדלת מהירות זרימת הדם, באמצעות זעזועים מתקדמים, או שימוש בעיצובים מודול עם הידרודינמיקה משופרת כגון ערוצים מלאים חלל.התאמת הטמפרטורות coefficientization, המוגדרת כיחס של הפרש הטמפרטורה הטרנסמברה בפועל להבדלים הטמפרטורה הגדולה, בדרך כלל נע בין 0.4 ל 0.8 במערכות מעשיות.

יעילות תרמית MD היא כפיית על ידי יחס התפוקה שנצבר (GOR), אשר משווה את החום המאוחר של evaporation של permeate לקלט החום הכולל.פשוט DCMD מערכות בדרך כלל להשיג GOR של 0.5 עד 2, בעוד תצורה רב-שלבית או חום יכול להגיע ערכי 4 עד 8. עבור ריכוז פסולת כימי, השגת GOR מעל 3 הוא לעתים קרובות הכרחי כדי להפוך את התהליך תחרותי במיוחד עם פסולת.

שיקולים כלכליים ונהגים עולים

עלות ההון של מערכות השקיה membrane מונעת בעיקר על ידי אזור membrane, עלות מודול, דרישות החלפת חום. עלויות membrane נוכחי עבור PTFE ו PVDF membranes טווח מ 30 $ עד 80 $ למטר רבוע, אשר גבוה יותר מאשר osmosis לאחור 000 $ ל $ 30 למטר רבוע).

עלויות התפעול כוללות אנרגיה תרמית (אם רכש), חשמל עבור משאבות ומעריצים, החלפת membrane, ניקוי כימי ועבודה. במחיר אנרגיה תרמי של $0.01 ל-Kloוואט שעה ו-GOR של 3, העלות של האנרגיה התרמית היא בערך $017 למטר מעוקב של permeate.עלויות חשמל להוסיף $ 010 ל- 0.1 ל- מעוקב.

עבור ריכוזי פסולת במיוחד, הערך הכלכלי של המוצר (מים מחוספסים, כימיקלים מרוכזים או נפח הפחתת כמות הסילוק) הוא לעתים קרובות יותר חשוב מאשר עלות ייצור מים.באפס ביישומי פיצוי נוזלי, כל מטר מעוקב של מים התאוששו ושימוש חוזר נמנעים מהעלויות של זריקה וזריקת עמוק, אשר יכול לעלות על 5.00 $ למטר מעוקב.

פרספקטיבה עתידית ודרכים מחקר

שם הספר בלועזית MEmbrane Development

מחקר חומרים מתמשך מתמקד בפיתוח membranes עם יותר פלוקס, תכונות אנטי-פוחיות טובות יותר, ושיפור יציבות ארוכת טווח בסביבות כימיות אגרסיביות. Electrospun nanofiber membranes שנעשו מ PVDF ו- PVDF-copolymer תערובת הראו רמות פלוקס משופרות באופן פעיל יותר מאשר זמין מסחרי זמין גלימות עקב המבנה הגבוה שלהם ו porememer מעבדה הוא גם לחץ דם גבוה יותר של פחמן-גרפית.

מערכות היברידיות ותהליכי שיפור

שילוב של השקיה עם פעולות יחידות אחרות יכול לשפר את הביצועים הכוללים ולהקטין עלויות.עבור osmosis טרום טיפול יכול dilute salinity להאכיל לפני MD, צמצום פוטנציאל הגדלה. Photovoltaic-thermal (PVT) אספנים סולאריים יכולים לספק חום וחשמל במערכות MD בקנה מידה קטן, המאפשר טיפול מופחתת של פסולת.

גנטיקה ובקרת תהליכים

מערכות בקרה מתקדמות המשלבות ניטור בזמן אמת של פלוקס, טמפרטורה, מוליכות, וכימיה להאכיל הן קריטיות לשמירה על ניתוח MD יציב על פני תקופות ארוכות.מודלים תאומים דיגיטליים המדמים את הידרודינמיקה, העברה המונית, ואספקת חום בתוך מודול membrane ניתן להשתמש כדי לחזות תנאים הפעלה אופטימליים לזהות סימנים מוקדמים של אלגוריתמים למידה מכובש או רטוב.

נהגים ומטרות של אחריות

תקנות סביבתיות סטרינגנטיות בתחומי שיפוט רבים דוחפות יצרנים כימיים לסילוק אפס ושיעורי מחזור מים גבוהים יותר.החוקה של האיחוד האירופי לרישיון פליטות תעשייתיות, ההנחיות של EPA מספקות הגבלת הגבלת הגבלת הגבלת הגבלת מים גבוהה יותר, ותקנות דומות בסין והודו יוצרות סביבה נוחה לטכנולוגיות שיכולות להפחית את נפח הפסולת ולאושש משאבים יקרים.

מסקנה

מנברן דיאזנות מציעה שיטה מעשית ויעילה יותר לריכוז זרמי פסולת בתעשייה הכימית.על ידי הפעלת טמפרטורה מתונה ולחץ קרוב-מבינטי, MD יכול לנצל חום פסולת להשיג שיעורי התאוששות מים גבוהים אפילו מלוחים מאוד או ניזונים אגרסיביים מבחינה כימית.הטכנולוגיה מספקת דחייה כמעט מוחלטת של solutes לא-לא-לא-מסובבת, לייצר איכות גבוהה כי ניתן להשתמש בו מחדש, או לזרז משאבים אגרסיביים נוספים, כדי להפחית את הפחתת כוח המשיכה.

האתגרים העיקריים העומדים בפני אימוץ תעשייתי של MD - מרעיש, קנה מידה, ויעילות תרמית - הם הנושאים של מחקר פעיל ופיתוח הנדסי.שיפורים בחומרי membrane, עיצוב מודול, בקרת תהליכים, ושילוב מערכת היברידית הם בהתמדה להפיל עלויות ושיפור אמינות התפעולית.עבור יצרנים כימיים העומדים בפני צמצום גבולות השחרור, עלייה בעלויות המים, ומחויבויות קיימות, דילולציה הצפויה מייצגת אפשרות מעשית לסגת מים זורמים סטנדרטיים לפסולת של מים ופסולת של דלקות.