Производство осмотических мембран | vending-water.ru

Тел.  +7 (989) 710-08-17

e-mail  vendingwater@mail.ru

Режим работы: пн-пт с 9-00 до 18-00

Политика конфиденциальности

vending-water.сom(С). Все права защищены. Использование материалов с сайта только с согласия владельца

 

Производство осмотичесих мембран Vending Water

    Мембраны используются в водоподготовке почти 50 лет. Тем не менее, массовое признание произошло только в последние 15 лет. Обратный осмос  использовался для борьбы с нехваткой пресной воды, причем масштабы разработки проектов для городов в прибрежных районах увеличивались с середины 1990-х годов. В случае мембранной фильтрации, ультрафильтрационные (UF) и микрофильтрационные (MF) мембраны были впервые предложены для крупномасштабной очистки воды в 1980-х годах, и к концу 1990-х годов произошла значительная коммерциализация производства.

    Первоначально пользователи скептически относились к тому, что мембраны станут обычным явлением, потому что они слишком дороги. Тем не менее, стандартизация дизайна в обратном осмосе привела к коммитизации рынка, поощряя взаимозаменяемость между поставщиками и резко снижая цены. В конце концов, обратный осмос бросил вызов тепловым процессам (дистилляции воды), так как стоимость энергии выросла, а капитальные затраты на мембранные установки упали. Обратный осмос теперь считается стандартной технологией опреснения морской воды даже в Персидском заливе, где местная нефть как горючее для дистилляторов удивительно дешева.

    В случае мембранной фильтрации появление законодательных стимулов для удаления криптоспоридий и вирусов в питьевой воде привело к постепенному внедрению этой технологии. Конкуренция создала понижательное давление на цены, но, в отличие от обратного осмоса, рынок сохранил значительную степень дифференциации.

Производители мембран разрабатывают свою продукцию из товарных материалов, доступных на открытом рынке. В случае обратного осмоса рынок более или менее стандартизирован по использованию тонкопленочной композитной полиамидной мембраны, в которой существует высокая степень химического сходства между основными поставщиками с ограниченной возможностью оптимизации основного материала. Мембранный элемент выполнен в форме спирали.

Мембранная фильтрация использует несколько различных материалов, но двумя наиболее распространенными полимерами являются полиэфирсульфон (PES) и поливинилидендифторид (PVDF), оба из которых производятся в большом объеме для различных применений. Использование этих материалов для изготовления мембран составляет небольшую долю от общего рынка полимеров. Они не были разработаны специально для требований рынка мембран.

    Ранние производители мембран столкнулись с трудными решениями, касающимися оптимизации их продуктов. Ясно, что мембраны должны были быть очень проницаемыми, поскольку это обеспечивало бы высокий проток  и низкое рабочее давление.

Однако они также должны иметь достаточную прочность, чтобы поддерживать целостность и обеспечивать удовлетворительный срок службы мембраны. Наконец, мембраны нуждались в хорошей низкой характеристике загрязнения продукта. Эти три требования в некоторой степени воюют между собой, поэтому коммерческие продукты всегда представляют собой компромисс.

    Со временем производители мембран разработали спецификации для основных материалов с точки зрения молекулярной массы и т. Д., А также разработали подходящие продукты для применения в водной промышленности. Тем не менее, производители в значительной степени зависели от сополимеров и последующей модификации для достижения надлежащего сочетания ключевых характеристик, а также для настройки и контроля производительности конечного продукта.

    По мере развития индустрии мембран многие производители мембран достигли существенных улучшений продукта, иногда с улучшениями во всех трех областях параметров, описанных выше. Некоторые продукты демонстрируют исключительную прочность, потенциально жертвуя степенью проницаемости. Или, наоборот, чрезвычайно высокая проницаемость за счет некоторой степени упругости. Фактически, продукты, поставляемые для мембранной фильтрации, довольно равномерно разделяют эти две различные комбинации характеристик.

   Таким образом, внешний формат подачи имеет тенденцию благоприятствовать использованию мембраны с высокой прочностью и гибкостью, так что в цикле очистки у больших промышленных установок опреснения, может использоваться механически агрессивная воздушная струя. PVDF часто выбирается для достижения этой цели. Напротив, внутренний формат подачи имеет меньшую площадь мембраны для данного количества волокон с одинаковым размером, и поэтому проницаемость является ключевой; поскольку для этого формата воздушная очистка не требуется, гибкость не является ключевым требованием. Действительно, гибкие волокна часто имеют более низкую проницаемость. PES является нормальным выбором для этого формата. Тем не менее, новые материалы будут предлагать возможность другой оптимизации, возможно, более выгодно сочетающей прочность и проницаемость и улучшенные свойства низкого загрязнения, что позволит сместить потенциальный компромисс между желаемыми характеристиками к новой точке равновесия.

Есть несколько недавних примеров компаний или исследовательских групп, внедряющих новые IP мембраны для улучшения работы мембран. Например, есть некоторые компании, которые представили полимеры, которые являются новыми или не очень широко используемыми, такие как Чистые Мембраны с использованием модифицированной мембраны PAN, Sumitomo с их модифицированным PTFE и Water Planet Engineering с их разработкой дифференцированных полимеров.

     Кроме того, несколько компаний продвигают использование сополимеров, инновационные методы производства или последующую модификацию стандартных семейств полимеров PVDF, PES и PS. Примерами некоторых из этих разработок являются Tianjin Motimo в Китае, Qua of India и новый стартап в Израиле Advanced MemTech. Эти новые введения еще не подтвердили свои коммерческие преимущества, но все они могут внести свой вклад в тенденцию к улучшению. Однако существует предел того, в какой степени любое из перечисленных выше событий может повлиять на фундаментальные характеристики выбранного семейства полимеров.

Когда мембраны были впервые введены в водоочистку, продукты были дорогостоящими, и существовал сильный стимул работать при максимально высоком потоке. Первоначально, заводы могут справиться с этими условиями, но эксплуатационные расходы высоки, как с точки зрения энергии, так и химической очистки. Однако более серьезное влияние заключается в том, что эти агрессивные условия могут сократить срок службы мембраны и привести к разрыву волокна, особенно во время нарушения подачи воды.

    Значительная часть ранних установок имела неприемлемую репутацию в отношении потери целостности, разрушения волокон и ремонта. Снижение цен на мембраны привело к тому, что в настоящее время установки проектируются с меньшим потоком, так что степень загрязнения значительно ниже.

    Тем не менее, это все еще тот случай, когда на коммерчески конкурентных потоках загрязнение повсеместно выше, чем возможно для данной технологии.

    Поэтому важно разработать свойства мембраны, которые сводят к минимуму загрязнение и обеспечивают устойчивость к режимам химической очистки, чтобы можно было смягчить последствия загрязнения. Мембраны требуют высокой плотности пор для достижения хорошей проницаемости, но если слишком высокая, прочность в конечном итоге будет принесена в жертву.

    Очень желательно узкое распределение пор по размерам, поскольку несколько больших пор ослабят структуру и сделают мембрану менее полезной в качестве барьера для частиц определенного размера. Также большие поры могут сделать мембрану более склонной к механизму загрязнения пор.

    Поры необходимо соединить, чтобы вода могла проходить через структуру с низким сопротивлением. Хотя эти характеристики в некоторой степени контролируются способом и условиями, используемыми при формировании мембраны, на нее также сильно влияет основная природа используемого сырья.

Производители материалов интересовались рынком мембранной воды уже много лет. Важный ранний пример сильного корпоративного участника был, когда Доу Кемикалс купил Filmtec Dow в 1980-х.

Dow производит несколько полимеров, используемых в производстве элементов обратного осмоса, что обеспечило сильную синергию для их бизнеса. Однако используемое сырье Dow не было специально модифицировано для использования в мембранных продуктах.

    Более поздний участник в области обратного осмоса - Lanxess, бывшее подразделение Bayer. Они представили мембрану, основанную на химии тонкопленочных композитных полиамидов. Неясно, в какой степени Lanxess использует свой связанный с ними химический полимерный бизнес, чтобы обеспечить преимущество в производительности своих продуктов. Тем не менее, его внимание, похоже, сосредоточено на интеграции осмоса с ионным обменом, области, в которой бывший Bayer стал прочно обоснованным авторитетом.

    В UF у производителя материалов гораздо больше возможностей влиять на мембранные продукты путем регулирования свойств полимера, чем в обратном осмосе.Таким образом, это может оказать глубокое влияние на рынок, поскольку BASF приносит потенциал развития материала в качестве основного исходного материала для изготовления мембран.

Некоторые из возможностей, которые BASF может изучить, включают оптимизацию молекулярной массы основного полимера PES. Это может контролировать морфологию и влиять на баланс между проницаемостью и прочностью. Также возможно ввести улучшенные характеристики гибкости, делая PES потенциально более подходящим для внешнего формата подачи.

    Кроме того, BASF может рассмотреть вопрос о модификации PES, добавляющей или регулирующей химию полимера для улучшения гидрофильности, что может улучшить характеристики обрастания.

    Другой подход заключается в разработке новых порообразователей для контроля эксплуатационных характеристик и возможности закупоривания пор. Порообразователи могут использоваться при относительно высокой концентрации и оказывать существенное влияние на конечную мембрану. Регулирование молекулярной массы и характеристик изменения полимера порообразователя может оказать глубокое влияние на мембрану.

    Вполне вероятно, что в ближайшие несколько лет появятся полимеры, разработанные специально для требований к мембранам, особенно УФ и МФ, с базовыми характеристиками, которые позволяют улучшить производительность и долговечность образующихся мембран. Это обеспечит общее преимущество для пользователей и, в частности, для производителей мембран, которые имеют доступ к новым вводимым полимерам.

    В заключение отметим, что последние разработки Nano H2O показали, что включение наночастиц может оказать существенное влияние на характеристики обратного осмоса. Исследовательская деятельность в Европе в течение 1990-х годов (до появления термина наночастиц!) также показала, что мелкие неорганические частицы могут улучшать ультратонкую фильтрацию.

Были изучены различные материалы, в том числе диоксид титана, диоксид циркония и цеолиты. Наблюдалось улучшение потока и селективности, но, в отличие от разработки Nano H2O, коммерческих результатов не было. Тем не менее, производители материалов могут вернуться к этой области и изучить улучшение мембран с принципиально новой точки зрения.

Мембраны использовались в водоподготовке в течение 50 лет и стали широко использоваться в течение последних 15 лет с устойчивым устойчивым ростом как для обратного осмоса, так и для UF / MF

      • Рынок обратного осмоса стал в значительной степени унифицирован благодаря широкому использованию полиамидных тонкопленочных композитов; мембраны разных производителей химически похожи.

      • В отличие от этого рынок UF / MF дифференцирован с двумя доминирующими семействами полимеров, PES и PVDF, доступных в различных форматах и ​​конфигурациях подачи.

      • До настоящего времени производители мембран полагались на коммерческие полимеры, разработанные для широкого спектра применений; контроль производительности конечного продукта был достигнут путем тщательного выбора исходного полимерного материала и, хотя и с использованием полимерных добавок, и в некоторой степени путем последующей модификации

      • Производители химикатов уже начали проявлять интерес к владельцам мембран, и приобретение BASF inge представляет собой первый пример такого типа соединения в UF.

     Самые передовые мировые технологии в сочетании с умеренной стоимостью и ориентацией, в первую очередь, на нужды конкретного потребителя – владельца автоматов по продаже питьевой воды – вот основополагающие принципы работы компании Vending Water  на российском рынке.