Очистка воды
В связи с развитием промышленности и обострением проблемы нехватки воды, эффективные, энергосберегающие и экологически чистые технологии водоочистки стали предметом пристального внимания в различных отраслях. Мембранные технологии, благодаря своим преимуществам высокой эффективности разделения, низкого энергопотребления и компактности, стали одной из ключевых технологий в современных системах водоочистки. Особенно в таких отраслях, как питьевая вода, фармацевтика, электроника, химическая промышленность и энергетика, мембранные технологии широко применяются для очистки сырой воды, получения очищенной воды и повторного использования сточных вод.
Обратный осмос (РО) — это процесс, использующий принцип селективной проницаемости полупроницаемой мембраны, при котором давление заставляет молекулы воды мигрировать из раствора высокой концентрации в раствор низкой концентрации.
Перед системой обратного осмоса часто устанавливается полностью автоматическая система ультрафильтрации (УФ) очищенной воды в качестве блока предварительной обработки.
В фармацевтической промышленности мембранные системы обработки широко используются при приготовлении воды для инъекций (WFI), высокая чистота и низкий уровень эндотоксинов которой полностью соответствуют требованиям издания Китайской фармакопеи 2020 года; в электронной промышленности, особенно в области производства интегральных схем, существует огромная потребность в сверхчистой воде (UPW), и комбинированные мембранные процессы позволяют снизить проводимость исходной воды до уровня ниже 0,1 мкСм/см, что соответствует стандарту удельного сопротивления 18,2 МОм·см; в пищевой промышленности мембранные технологии используются для концентрирования фруктовых соков, разделения молочных продуктов и осветления вина, сохраняя питательные вещества и улучшая качество продукта; В проектах муниципального водоснабжения и опреснения морской воды крупномасштабные установки обратного осмоса стали важным средством решения проблемы нехватки пресноводных ресурсов. Например, на всех опреснительных установках морской воды мощностью 10 000 тонн в прибрежных районах Китая используется двухмембранный процесс ?ультрафильтрация + обратный осмос?, обеспечивающий ежедневную подачу миллионов тонн высококачественной пресной воды.
В последние годы достижения в области материаловедения мембран вдохнули новую жизнь в процессы мембранной обработки.
Благодаря глубокой интеграции таких технологий, как искусственный интеллект, анализ больших данных и граничные вычисления, будущие мембранные системы очистки станут более интеллектуальными. На основе исторических данных об эксплуатации и обратной связи по качеству воды в реальном времени система может автономно корректировать рабочие параметры, прогнозировать тенденции загрязнения мембран и предоставлять ранние предупреждения; с помощью технологии цифрового двойника можно построить виртуальную водоочистную станцию ??для оптимизации моделирования всего процесса. Тем временем исследования и разработки мембранных материалов будут по-прежнему сосредоточены на биомиметическом структурном проектировании, разработке функций самоочищения и многофункциональной интеграции, что будет способствовать повышению эффективности, снижению энергопотребления и улучшению адаптивности мембранных технологий. Можно предположить, что в ближайшем будущем мембранные технологии станут ключевым элементом глобального водопользования и устойчивого развития, обеспечивая более безопасное, чистое и эффективное водоснабжение для человечества.