Med den fortsatte veksten i global etterspørsel etter vannbehandling, spiller omvendt osmose (RO) -membraner en uerstattelig rolle i avsalting av sjøvann og industriell avløpsbehandling. Når levetiden øker, fører imidlertid membranforbindelse og kjemisk rengjøring til ytelsesnedgang, noe som resulterer i en stor mengde avfalls -membraner, noe som gir betydelige utfordringer for miljøet og ressursgjenvinningen. Det anslås at innen 2025 vil det globale antallet kasserte 8- tommers RO -membranelementer overstige 2 millioner. For å aktivere gjenbruk, kan avfalls -membraner behandles ved hjelp av oksidative regenereringsteknologier, som kan klassifiseres i fire hovedtilnærminger.
1. Direct Oxidation
Avfalls -membranene er direkte nedsenket i en oksidasjonsløsning, der polyamid (PA) selektivt lag blir degradert og omdannet til nanofiltrering (NF) eller ultrafiltrering (UF) membraner.
Vanlige oksidasjonsmidler: natriumhypokloritt (NaClo), kaliumpermanganat (KMNO₄), hydrogenperoksyd (H₂O₂).
Sentrale funn:
NaClO achieves efficient degradation through amide bond cleavage under alkaline conditions (pH>10), og oksidasjonsintensiteten (ppm · h) er positivt korrelert med behandlingstiden.
KMNO₄ viser bedre oksidasjonsytelse under sure forhold, men reaksjonsmekanismen trenger videre undersøkelse.
H₂o₂ er avhengig av Fenton -reaksjonen for å generere frie radikaler (OH ·) som angriper PA -laget og krever jernionkatalyse.
2. REPREATING + OXIDATION
For å adressere membranoverflateforurensninger (f.eks. Organiske stoffer, kolloider, uorganisk skalering), brukes syre-base-rengjøring eller løsemiddel før bløtlegging for å gjenopprette membranytelsen før oksidasjonsbehandling.
Rengjøring av syre-base: Fjerner forurensninger som AL³⁺ og SI, og forhindrer overdegradering under oksidasjon.
Forhåndsutøvelse: Bløtlegging i etanol eller isopropanol hjelper til med å gjenopprette membranporene som kollapset på grunn av tørking, og forbedrer påfølgende oksidasjonseffektivitet.
3. Synergistisk oksidasjon
Kombinere fysiske eller kjemiske metoder for å forbedre oksidasjonseffektiviteten:
Ultralydassistert: 40 kHz ultralyd kombinert med KMNO₄ kan redusere behandlingstiden fra 165 timer til 15 minutter, med en tidoblet økning i fluks.
Metallionkatalyse: Ca²⁺, Fe²⁺, etc., kan akselerere oksidasjonsreaksjonen til NaClo og senke den nødvendige oksidasjonsintensiteten.
Foto-Fenton-prosess: UV-lys kombinert med NaClo nedbryter raskt PA-laget via frie radikale angrep.
4. Oksidasjon + etterbehandling
Etter oksidasjon kan ytelsen forbedres ytterligere gjennom modifisering eller rekonstruksjon av det selektive laget:
Overflatebelegg: Hydrofile materialer som garvesyre (TA) og sericin brukes til å reparere PA -laget, noe som forbedrer antifoulingegenskaper.
Grensesnittpolymerisasjon: rekonstruere NF- eller UF -selektive lag på det nedbrutt underlaget for å oppnå ytelsesoppgraderinger.
Praktiske applikasjoner
Drikkevannsbehandling: Ultrafiltreringsmembraner regenerert ved NaClo -oksidasjon har blitt brukt på vannforsyning i avsidesliggende områder, med avløpsvannsstandarder med avløpsvann.
Deponeringsutstyrsbehandling: Regenererte membraner har vist stabil fluks og lavtrykksdrift under en 27- måneds pilotstudie.
Industrielt avløpsvann gjenbruk: Oksidativt regenererte NF -membraner oppnår en 96% fargestoffavvisningshastighet og forbedrer saltseparasjonseffektiviteten betydelig.
Selv om det er gjort betydelige fremskritt i praktiske anvendelser, gjenstår tekniske flaskehalser, for eksempel komplekse prosesser og betydelig innflytelse av innledende forurensningstyper på regenerert membranytelse.
Oksidativ resirkulering av avfalls -membraner muliggjør ikke bare gjenvinning av vannressurs, men tilbyr også nye ideer for den grønne overgangen til vannbehandlingsindustrien. Med kontinuerlig forbedring av oksidasjonsteknologi og inkorporering av smarte løsninger, hjelper det å drive bærekraftig utvikling ytterligere.
