Mikrofiltraatio (MF) -kalvot, kuten paine - ohjattuja erotusyksiköitä, ovat tyypillisesti huokoskokoja välillä 0,1–1,0 μm, mikä mahdollistaa niiden säilyttämisen tehokkaasti kolloidisia hiukkasia, suspendoituneita kiinteitä aineita, makromolekyylisiä orgaanisia, bakteereja ja joitain viruksia. Niitä käytetään usein esikäsittelyesteenä ennen ultrasuodatusta tai käänteisosmoosia, mikä tarjoaa vakaan veden laadun alavirran prosesseille. Käytännöllisessä toiminnassa MF -kalvot ovat kuitenkin erittäin alttiita tukkeutumiselle epäpuhtauksilla. Elintarvikkeissa - Jäteveden käsittely, öljyiset jätevesien ja teollisuuden jätevedet, joilla on korkea orgaaninen pitoisuus, rasvojen kerrostumat, öljyt ja proteiinit voivat nopeasti estää kalvohuokoset ja aiheuttaa vakavan vuon laskun. Tällainen likaantuminen ei vain vähennä järjestelmän tehokkuutta, vaan myös lisää kalvojen puhdistuksen ja korvaamisen tiheyttä, mikä nostaa käyttökustannuksia. Tavanomaiset puhdistusmenetelmät luottavat pääasiassa kemiallisiin aineisiin, kuten alkaliin, happoihin ja pinta -aktiivisiin aineisiin. Vaikka ne ovat tehokkaita lyhyellä aikavälillä, niihin liittyy usein suurta energiankulutusta, suurta kemiallista käyttöä, ympäristötaakkaa ja potentiaalista pitkää - termivaurioita kalvomateriaaleille. Siksi vihreämmän ja tehokkaamman tehostettujen puhdistusstrategioiden kehittämisestä on tullut tutkimusprioriteetti.
Ilmakuplien (MBS) käyttöönotto tarjoaa uuden lähestymistavan MF -kalvonpuhdistukseen. Halkaisijoilla mikrometriasteikolla MBS: llä on korkea ominaispinta -ala, rajapinta -aktiivisuus ja ainutlaatuiset repeämävaikutukset. Ne voivat tuottaa turbulenssia ja mikro - suihkukoneita nesteissä, mikä parantaa likaantumiskerrosten irrottamista ja liukenemista. Verrattuna puhdistusmenetelmiin, jotka luottavat pelkästään kemiallisiin reaktioihin, MBS vahvistaa massansiirtoa fysikaalisten ja mekaanisten vaikutusten avulla, paitsi puhdistuksen tehokkuuden parantamisen lisäksi myös kemiallisen kulutuksen vähentäminen.
Ensinnäkin MBS: n ydinmekanismi MF -puhdistuksessa onrajapintahäiriöt ja foulant irrottaminen. Kun MBS on hajaantunut puhdistusratkaisuihin, ne kiinnittyvät kalvon pintaan ja foulanttikerroksiin. Jatkuvan repeämän aikana ne vapauttavat hetkellisen mikro - suihkukoneet, jotka voivat häiritä öljykerrosten, proteiinigeelien ja muiden kalvon pinnalle kerrostettujen hydrofobisten orgaanisten aineiden tarttuvuusrakenteita, mikä helpottaa niiden poistamista. Samanaikaisesti kuplien läsnäolo lisää turbulenssia puhdistusliuoksessa, kiihdyttäen puhdistusaineiden ja foulanttien välistä kosketusta ja reaktiota ja edistää siten pintakerrostumien nopeampaa liukenemista tai dispersiota.
Toiseksi MBS voiParanna kemiallisten puhdistusaineiden vaikutusta. Yleisissä MF -puhdistuksessa alkali ratkaisuja (esim. NaOH) käytetään usein öljyn poistamiseen - -pohjaisia foulantteja. Kokoisten aineiden voimakkaan hydrofobisuuden ja viskositeetin vuoksi pelkästään kemiallinen puhdistus vaatii usein korkeat pitoisuudet ja pitkittyneen kosketusajan. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kun MBS, jonka halkaisija oli noin 4,5 μm ja pitoisuus noin 10³/ml, tuotiin NaOH -puhdistusliuoksiin, vuon talteenottoasteen saavuttaminen parani noin 235% verrattuna pelkästään NaOH: n kanssa. Tämä johtuu siitä, että MBS sekoittaa jatkuvasti foulantin pintaa puhdistuksen aikana, kiihdyttäen öljyjen emulgointia ja liukenemista, jolloin puhdistusliuos tunkeutuu syvemmin likaantumiskerrokseen. Tämä "fysikaalinen häiriö + kemiallinen liukeneminen" -synergia lyhentää merkittävästi puhdistusaikaa ja vähentää puhdistusaineiden vaadittua annosta.
Lisäksi MBS tarjoaa merkittävänympäristö- ja taloudelliset edut. Vähentämällä riippuvuutta korkeaan - pitoisuuden kemialliset puhdistusaineet, MB - avustettu puhdistus alentaa kemiallista kulutusta ja purkausta minimoimalla toissijaisen ympäristön pilaantumisen. Energian näkökulmasta MB -puhdistus riippuu pääasiassa kuplantuotantolaitteista, jotka ovat enemmän energiaa - tehokkaita verrattuna korkeaan - intensiteetin ultraäänipuhdistukseen tai laajaan kemialliseen takapesuun. Lisäksi alhaisemmat kemialliset pitoisuudet auttavat pidentämään kalvoaikaa vähentämällä kemiallista korroosiota vähentämällä lopulta korvauskustannuksia pitkällä aikavälillä.
On korostettava, että MB - avustetun puhdistuksen tehokkuuteen vaikuttavat useita parametreja. Kuplan koon jakautuminen, pitoisuus, injektiomenetelmä ja puhdistusliuoksen virtausnopeus ja lämpötila vaikuttavat suoraan puhdistustehoon. Yleensä pienemmät kuplat, joilla on suurempi pinta -ala, voivat olla vuorovaikutuksessa enemmän foulanttien kanssa, kun taas sopiva pitoisuus varmistaa riittävän turbulenssin estämättä nestevirtausta. Tulevaisuuden tutkimuksessa voidaan tutkia edelleen, kuinka kuplaominaisuudet optimoida generaattorisuunnittelun avulla, mikä mahdollistaa tarkan hallinnan ja maksimoida puhdistustehokkuuden.
Näyttäen eteenpäin MBS: n soveltamisen MF -puhdistukseen odotetaan integroivan älykkäisiin seuranta- ja mukautuviin puhdistusstrategioihin. Esimerkiksi seuraamalla membraanivirun ja läpäisevän paineen muutoksia reaaliajassa, järjestelmät voivat automaattisesti säätää MB -injektion annosta ja taajuutta, mikä mahdollistaa ennaltaehkäisevän valonpuhdistuksen ennen vakavaa likaantumista. Lisäksi MBS voidaan yhdistää alhaiseen - -konsentraation entsymaattisiin aineisiin tai ekologisiin - ystävällisiä pinta -aktiivisia aineita, muodostaen monipuolisen ja matalan - energian kalvonpuhdistusjärjestelmän. Teollisuudessa, kuten elintarvikkeiden jalostuksessa, lääkkeiden jätevesikäsittelyssä ja muissa korkeissa - likaantumisissa - kuormitusskenaariot, MB -tekniikan käyttöönotto parantaa edelleen kestävän kehityksen ja kustannuksia - kalvon erotusprosessien tehokkuutta.
Yhteenvetona voidaan todeta, että MBS: n vahvistusvaikutukset MF -puhdistukseen heijastuvat pääasiassa fysikaalisessa häiriössä ja kemiallisessa synergiassa, jotka parantavat merkittävästi perinteisten puhdistusprosessien tehokkuutta ja ympäristöyhteensopivuutta. MBS ei vain poista pintakerroksia tehokkaasti ja palauta kalvovirta, vaan myös vähennä riippuvuutta kemikaaleista, pidentää kalvon elinkaarta ja tasoittaa tietä älykkäämpiin ja vihreämpiin vedenkäsittelykäytäntöihin. Jatkotutkimuksen ja laitteiden optimoinnin avulla MBS: n odotetaan olevan yhä keskeisempi rooli teollisuuskalvojärjestelmissä, ja siitä tulee välttämätön työkalu kalvojen puhdistukseen ja ylläpitoon.