Οι μεμβράνες μικροδιήθησης (MF), ως πίεση - οδηγούμενες μονάδες διαχωρισμού, συνήθως έχουν μεγέθη πόρων στην περιοχή των 0,1-1,0 μm, επιτρέποντάς τους να διατηρούν αποτελεσματικά κολλοειδή σωματίδια, αιωρούμενα στερεά, μακρομολικά οργανικά, βακτήρια και ιούς. Χρησιμοποιούνται συχνά ως φράγμα προεπεξεργασίας πριν από την υπερδιήθηση ή την αντίστροφη όσμωση, παρέχοντας σταθερή ποιότητα νερού για τις κατάντη διεργασίες. Ωστόσο, στην πρακτική λειτουργία, οι μεμβράνες MF είναι ιδιαίτερα επιρρεπείς σε φράγμα από μολυσματικές ουσίες. Στα τρόφιμα - επεξεργασία λυμάτων, λιπαρά λύματα και βιομηχανικά λύματα με υψηλό οργανικό περιεχόμενο, οι αποθέσεις λιπών, των ελαίων και των πρωτεϊνών μπορούν να αποκλείσουν γρήγορα τους πόρους της μεμβράνης και να προκαλέσουν σοβαρή μείωση της ροής. Αυτή η ρύπανση όχι μόνο μειώνει την αποτελεσματικότητα του συστήματος αλλά αυξάνει επίσης τη συχνότητα του καθαρισμού και της αντικατάστασης μεμβράνης, αυξάνοντας έτσι το λειτουργικό κόστος. Οι συμβατικές μέθοδοι καθαρισμού βασίζονται κυρίως σε χημικούς παράγοντες όπως αλκαλικά, οξέα και επιφανειοδραστικές ουσίες. Ενώ είναι αποτελεσματικά βραχυπρόθεσμα, συχνά περιλαμβάνουν κατανάλωση υψηλής ενέργειας, μεγάλη χημική χρήση, περιβαλλοντικό βάρος και πιθανή μακρά βλάβη - όρο σε υλικά μεμβράνης. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη πιο πράσινης και αποτελεσματικότερης βελτιωμένης στρατηγικής καθαρισμού έχει γίνει μια ερευνητική προτεραιότητα.
Η εισαγωγή του Air Microbubbles (MBS) παρέχει μια νέα προσέγγιση στον καθαρισμό της μεμβράνης MF. Με διαμέτρους στην κλίμακα μικρομέτρου, το MBS διαθέτει υψηλή ειδική επιφάνεια, διεπιφανειακή δραστηριότητα και μοναδικά αποτελέσματα ρήξης. Μπορούν να δημιουργήσουν αναταραχές και μικρο -αεριωθούμενα πίδακες σε υγρά, ενισχύοντας έτσι την απόσπαση και τη διάλυση των στρώσεων ρύπανσης. Σε σύγκριση με τις μεθόδους καθαρισμού που βασίζονται αποκλειστικά στις χημικές αντιδράσεις, η MBS ενισχύει τη μεταφορά μάζας μέσω φυσικών και μηχανικών επιδράσεων, όχι μόνο βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα του καθαρισμού αλλά και μείωση της χημικής κατανάλωσης.
Πρώτον, ο βασικός μηχανισμός του MBS σε καθαρισμό MF βρίσκεται μέσαδιαταραχή και αποπροσανατολισμό. Όταν τα MBs διασκορπίζονται σε διαλύματα καθαρισμού, συνδέονται με την επιφάνεια της μεμβράνης και τα στρώματα. Κατά τη διάρκεια της συνεχούς ρήξης, απελευθερώνουν στιγμιαία μικροεπιχειρηματία -, τα οποία μπορούν να διαταράξουν τις δομές προσκόλλησης των στρωμάτων πετρελαίου, των πηκτωμάτων πρωτεϊνών και άλλων υδρόφοβων οργανικών που εναποτίθενται στην επιφάνεια της μεμβράνης, καθιστώντας τα ευκολότερα αφαίρεση. Ταυτόχρονα, η παρουσία φυσαλίδων αυξάνει την αναταραχή στο διάλυμα καθαρισμού, την επιτάχυνση της επαφής και της αντίδρασης μεταξύ του υγρού καθαρισμού και των λυμάτων και έτσι την προώθηση της ταχύτερης διάλυσης ή της διασποράς των επιφανειακών αποθέσεων.
Δεύτερον, το MBS μπορείΒελτιώστε τη δράση των χημικών παραγόντων καθαρισμού. Σε κοινό καθαρισμό MF, τα αλκαλικά διαλύματα (π.χ. NaOH) χρησιμοποιούνται συχνά για την απομάκρυνση του πετρελαίου -. Ωστόσο, λόγω της ισχυρής υδροφοβικότητας και του ιξώδους των ελαιώματος ουσιών, ο χημικός καθαρισμός από μόνος του απαιτεί συχνά υψηλές συγκεντρώσεις και παρατεταμένο χρόνο επαφής. Μελέτες έχουν δείξει ότι όταν MBS με διάμετρο περίπου 4,5 μΜ και συγκέντρωση περίπου 10³/mL εισήχθησαν σε διαλύματα καθαρισμού NaOH, ο ρυθμός ανάκτησης ροής βελτιώθηκε κατά περίπου 235% σε σύγκριση με το NaOH μόνο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το MBS αναστατώνει συνεχώς την επιφανειακή επιφάνεια κατά τον καθαρισμό, επιταχύνοντας τη γαλακτωματοποίηση και τη διάλυση των ελαίων, επιτρέποντας έτσι στο διάλυμα καθαρισμού να διεισδύει πιο βαθιά στο στρώμα ρύπανσης. Αυτή η "φυσική διαταραχή + χημική διάλυση" η συνέργεια μειώνει σημαντικά τον χρόνο καθαρισμού και μειώνει την απαιτούμενη δοσολογία των παραγόντων καθαρισμού.
Επιπλέον, το MBS προσφέρει αξιοσημείωτοπεριβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη. Με τη μείωση της εξάρτησης από τα υψηλά - χημικά καθαριστικά συγκέντρωσης, το MB - υποβοηθούμενος καθαρισμός μειώνει τη χημική κατανάλωση και την εκκένωση, ελαχιστοποιώντας τη δευτερογενή περιβαλλοντική ρύπανση. Από την άποψη της ενέργειας, ο καθαρισμός MB βασίζεται κυρίως σε συσκευές δημιουργίας φυσαλίδων, οι οποίες είναι περισσότερη ενέργεια - αποτελεσματική σε σύγκριση με το υψηλό - υπερηχητικό καθαρισμό έντασης ή εκτεταμένη χημική πλύση. Επιπλέον, οι χαμηλότερες χημικές συγκεντρώσεις συμβάλλουν στην επέκταση της διάρκειας ζωής της μεμβράνης μειώνοντας τη χημική διάβρωση, μειώνοντας τελικά το κόστος αντικατάστασης μακροπρόθεσμα.
Θα πρέπει να τονιστεί ότι η αποτελεσματικότητα του MB - υποβοηθούμενου καθαρισμού επηρεάζεται από πολλαπλές παραμέτρους. Η κατανομή μεγέθους φυσαλίδων, η συγκέντρωση, η μέθοδος έγχυσης και ο ρυθμός ροής και η θερμοκρασία του διαλύματος καθαρισμού επηρεάζουν άμεσα την απόδοση καθαρισμού. Γενικά, οι μικρότερες φυσαλίδες, με την μεγαλύτερη επιφάνεια τους, μπορούν να αλληλεπιδρούν με περισσότερους λανθασμένους, ενώ μια κατάλληλη συγκέντρωση εξασφαλίζει επαρκή αναταραχή χωρίς να παρεμποδίζει τη ροή του υγρού. Η μελλοντική έρευνα μπορεί να διερευνήσει περαιτέρω τον τρόπο βελτιστοποίησης των χαρακτηριστικών των φυσαλίδων μέσω του σχεδιασμού της γεννήτριας, επιτρέποντας τον ακριβή έλεγχο και τη μεγιστοποίηση της αποτελεσματικότητας του καθαρισμού.
Κοιτάζοντας μπροστά, η εφαρμογή του MBS στον καθαρισμό MF αναμένεται να ενσωματωθεί με έξυπνες στρατηγικές παρακολούθησης και προσαρμοστικής καθαρισμού. Για παράδειγμα, παρακολουθώντας τις μεταβολές στη ροή της μεμβράνης και τη διαμεμβρανική πίεση σε πραγματικό χρόνο, τα συστήματα θα μπορούσαν να ρυθμίσουν αυτόματα τη δοσολογία και τη συχνότητα της έγχυσης ΜΒ, επιτρέποντας τον προληπτικό καθαρισμό του φωτός πριν από τη σοβαρή ρύπανση. Επιπλέον, το MBS μπορεί να συνδυαστεί με τους ενζυμικούς παράγοντες συγκέντρωσης ή το Eco - φιλικές επιφανειοδραστικές ουσίες, σχηματίζοντας ένα διαφοροποιημένο και χαμηλό σύστημα καθαρισμού μεμβράνης ενέργειας. Σε βιομηχανίες όπως η επεξεργασία τροφίμων, η φαρμακευτική επεξεργασία λυμάτων και άλλα υψηλά σενάρια - -, η υιοθέτηση της τεχνολογίας MB θα ενισχύσει περαιτέρω τη βιωσιμότητα και το κόστος - αποτελεσματικότητα των διεργασιών διαχωρισμού μεμβράνης.
Συνοπτικά, οι ενισχυτικές επιδράσεις του MBS στον καθαρισμό MF αντικατοπτρίζονται κυρίως στη φυσική διαταραχή και τη χημική συνέργεια που βελτιώνουν σημαντικά την αποτελεσματικότητα και τη συμβατότητα στο περιβάλλον των παραδοσιακών διαδικασιών καθαρισμού. Το MBS όχι μόνο απομακρύνει αποτελεσματικά τις επιφανειακές αποθέσεις και αποκαθιστά τη ροή της μεμβράνης αλλά και μειώνει την εξάρτηση από τις χημικές ουσίες, επεκτείνει τη διάρκεια ζωής της μεμβράνης και ανοίγει το δρόμο για τις πιο έξυπνες και πιο πράσινες πρακτικές επεξεργασίας νερού. Με περαιτέρω βελτιστοποίηση έρευνας και εξοπλισμού, το MBS αναμένεται να διαδραματίσει όλο και πιο κεντρικό ρόλο στα συστήματα βιομηχανικών μεμβρανών, καθιστώντας ένα βασικό εργαλείο για τον καθαρισμό και τη συντήρηση μεμβράνης.