công nghệ kỹ thuật môi trường, quá trình tách bằng màng, ngành công nghệ kỹ thuật môi trường, môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí, cơ sở 2, cơ sở quá trình công nghệ kỹ thuật môi trường, công nghệ kỹ thuật môi trường, quá trình tách bằng màng
CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH LỌC MÀNG Nguyên tắc :Dùng áp lực để tách chất hòa tan nước cách sử dụng màng bán thấm.Màng giữ lại phần tử có kích thước lớn kích thước lỗ rỗng Dòng chất lỏng dẫn vào màng phân dòng: -Dòng thải:gồm nước phần tử vật chất có kích thước lớn lỗ rỗng.Hàm lượng chất bẩn dòng cao so với dòng chất lỏng đầu vào -Dòng sản phẩm thu sau lọc gồm nước phần tử vật chất có kích thước nhỏ lỗ rỗng.Hàm dòng lượng chất bẩn dòng nhỏ so với dòng chất lỏng đầu vào Các q trình màng bố trí theo cách lọc trượt hay lọc chặn a,Lọc chặn Nước đưa vào bề mặt màng ép qua màng ,khi đó,một số chất rắn thành phần khác bị giữ lại màng nên nước chịu sức cản lớn qua màng.Khi trở lực màng tăng,vân tốc dòng chảy giảm ,và sau thời gian,vận tốc chảy chậm(cần làm màng) Năng lượng tạo áp lực cho nước dùng đẩy nước qua màng nên tổn hao lượng thấp lọc trượt Màng rửa nước ,hóa chất hay biện pháp học b,Lọc trượt Trong trình này,một lượng nước nạp hồi lưu Nước nạp chảy song song với màng,chỉ phần nhỏ chảy qua màng phần lớn thoát khỏi modun nên trình tốn lượng lớn phải tạo áp lực cho nước nạp Tốc độ chảy nước nạp song song với màng cao nên chất rắn lơ lửng đọng lại bề mặt màng,chúng chảy dòng nước độ dày lớp cặn lọc kiểm sốt.Tuy nhiên,màng cần rửa theo chu kì phương pháp phun ngược hay hóa chất ứng dụng:thẩm thấu ngược,nano ,siêu lọc vi lọc c,Cơ chế chuyển khối qua màng nano Sự chia tách thực chế dòng chất lỏng chuyển qua màng có chọn lọc,thành phần khác chất lỏng giữ lại mặt mơi trường xốp Với trường hợp lí tưởng,ta mong muốn có màng thẩm thấu nước.còn trường hợp khác,các màng sử dụng cho phép chuyển dịch có ion khơng ,các màng trung hòa hay tích điện,khi tích điện chúng vận chuyển ion dấu ngược lại nên cấu tạo màng cản cation hay anion Cơ chế chất lỏng lọc qua màng biểu diên theo công thức: NA= v- A (1) NA:dòng vật chất qua màng(g/cm2;cm3/cm2/s) v-vận tốc trung bình dòng vật chất qua màng - hệ số khuyeesch tán chất A màng lọc Nồng độ chất A;; Khi dòng vật chất qua lỗ rỗng màng chiếm phần lớn so với màng ban đầu cơng thức định luật darcy áp dụng xác đinh vận tốc trung bình dòng vật chất qua màng V= ( (2) K:độ thẩm thấu darcy vật liệu học g-vecto trọng lực Thay (2 ) vào(1) ta được: = - Dòng chất lỏng qua màng gồm dòng khối qua khe dẫn màng tác dụng áp suất dòng khối qua màng nhờ khuyếch tán.Trường hợp này,dòng chất lỏng tỉ lệ trực tiếp với gradien áp suất ,áp suất lên màng có giá trị khác vị trí khác màng,đây động lực điều khiển chuyển khối dòng chất lỏng qua lỗ rỗng màng NGUYÊN LÍ, CẤU TẠO THIẾT BỊ MÀNG Các thiết bị tách đơn (gọi mô đun) sử dụng màng ngăn thiết kế cần đạt mục đích bản: - Bảo đảm bề mặt màng ngăn có lưu thơng chất lỏng đủ lớn để hạn chê shiện tượng phân cực nồng độ hạt kết tủa - Các mô đun chế tạo gọn, chắc, có bề mặt trao đổicực đại cho đơn vị thể tích Giảm giá thành sản xuất thể tích chất lỏng cần xử lý cho, giúp cho trình rửa lọc, tháo lắp dễ dàng, gây tổn thất áp lực lớn vận tốc dòng chảy cao, tiêu tốn nhiều lượng a Môđun dạng khung - Là dạng đơn giản - Cấu tạo gồm: + đáy + Màng lọc dạng mỏng +Miếng đệm Môđun cấu tạo từ việc gắn màng lên đỡ, thiết kế theo nguyên lý lọc ép Chất lỏng xử lý lưu thông màng hai kề - Sự bố trí đỡ cho phép nước lưu thơng song song nối tiếp - Ưu điểm + Các màng thay riêng rẽ + Ít bị bám cặn bẩn + Có thể sử dụng mà không cần keo dán - Nhược điểm + Tổn thất áp suất cao chuyển hướng dòng chảy mơđun + Diện tích riêng tương đối nhỏ - Phạm vi ứng dụng: + Vi lọc, siêu lọc + Thẩm thấu ngược, bay qua màng b Môđun dạng ống rỗng - Màng đặt ống dung dịch lọc bơm vào bên ống - Cấu tạo: + Các màng đặt lòng ống có khoan lỗ với đường kính lỗ khoan từ 10 – 40mm Các ống đặt song song hay nối tiếp vỏ hình trụ tạo thành môđun đơn vị - Ưu điểm: + Khi xử lý chất lỏng không cần thêm thiết bị lọc thô + Dễ làm - Nhược điểm: + Độ chặt sít thấp + Giá thành cao - Phạm vi ứng dụng: Vi lọc, siêu lọc, thẩm thấu ngược bậc c Môđun dạng quấn xoắn - Phổ biến dùng cho màng lọc nano hay ROlà môđun dạng quấn xoắn - Cấu tạo: - Nguyên lí hoạt động: + NƯớc đầu vào chảy vào phía màng lọc nước sau lọc thu vào ống trung tâm + Chất lỏng cần xử lý lưới, thẩm thấu qua màng, hướng tâm tới ống thu - Ưu điểm: + Chế tạo đơn giản, chi phí thấp + Q trình chuyển khối hiệu thơng qua lớp đệm - Nhược điểm: + Không gian di chuyển dịch tương đối lớn + Khó vệ sinh + Phải dùng đến keo để kết dính - Phạm vi ứng dụng: + Thẩm thấu ngược + Lọc nano + Bay qua màng + Tách khí d Môđun dạng sợi rỗng - Cấu tạo: + Sợi rỗng chế tạo máy ép đùn qua khn hình vành khun + Đường kính sợi thay đổi, có tựu khả chống đỡ với áp lựuc từ bên hay bên + Sợi rỗng tập hợp từ bó - Ngun lí hoạt động + Dòng chảy từ ngồi vào trong: Các sợi rỗng bó chặt vào đầu gắn chặt nhựa, đầu cố định đầu rỗng sợi mở tự để thu sản phẩm sau q trình lọc + Dòng chảy từ ngồi: Bó sợi xếp theo hình chữ U dòng chảy ngược lại với trường hợp dòng chảy từ vào - Ưu điểm: + Vệ sinh dễ dàng phương pháp rửa ngược + Diện tích riêng lớn môđun ống + Giá thành rẻ - Nhược điểm: + Dòng chảy mơđun thường dòng chảy màng + Độ bền áp nhỏ - Phạm vi ứng dụng: + Siêu lọc + Tách khí + Bay qua màng Ví dụ cơng nghệ màng lọc MBR - Công nghệ xử lý nước thải sử dụng màng lọc MBR công nghệ đại sử dụng phổ biến Công nghệ MBR kết hợp phương pháp sinh học lý học Mỗi đơn vị MBR cấu tạo gồm nhiều sợi rỗng liên kết với nhau, sợi rỗng lại cấu tạo giống màng lọc với lỗ lọc nhỏ mà số vi sinh khơng có khả xuyên qua - Sau xử lý sơ nước thải đưa vào bể hiếu khí (bể Areotank) có sử dụng màng lọc sinh học MBR Tại đây, nước thải thấm xuyên qua vách màng vào ống mao dẫn nhờ lỗ rỗng cực nhỏ từ 0,01-0,2 μm Màng cho nước qua tạp chất rắn, hữu cơ, vơ giữ lại bề mặt màng Nước bơm hút sang bể chứa ngồi mà không cần qua bể lắng, lọc khử trùng Màng lọc MBR Ứng dụng: - Xử lý nước thải: • Khử muối • Làm khử trùng nước • Sản xuất nước siêu • Xử lý tuần hồn nước thị • Xử lý nước thải cơng nghiệp • Sử dụng bể xử lý sinh học - Xử lý khí thải: • Túi lọc • Màng sinh học 10 ... trị khác vị trí khác màng, đây động lực điều khiển chuyển khối dòng chất lỏng qua lỗ rỗng màng NGUYÊN LÍ, CẤU TẠO THIẾT BỊ MÀNG Các thiết bị tách đơn (gọi mô đun) sử dụng màng ngăn thiết kế cần... chảy mơđun thường dòng chảy màng + Độ bền áp nhỏ - Phạm vi ứng dụng: + Siêu lọc + Tách khí + Bay qua màng Ví dụ cơng nghệ màng lọc MBR - Công nghệ xử lý nước thải sử dụng màng lọc MBR công nghệ đại... chất lỏng qua màng gồm dòng khối qua khe dẫn màng tác dụng áp suất dòng khối qua màng nhờ khuyếch tán.Trường hợp này,dòng chất lỏng tỉ lệ trực tiếp với gradien áp suất ,áp suất lên màng có giá