ویژگی‌های ساختاری و کاربردهای صنعتی غشاهای نانوفیلتراسیون مقاوم در برابر اسید-

مزایای اصلی غشاهای نانوفیلتراسیون مقاوم در برابر اسید در مقاومت شیمیایی و پایداری ساختاری آنها نهفته است. با توجه به سند ارجاع شده، این غشاها عمدتاً با استفاده از پلی سولفونامید (PSA) و پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) ساخته می‌شوند و ساختاری کامپوزیت را از طریق پلیمریزاسیون سطحی تشکیل می‌دهند. پیوندهای سولفونامید در PSA مقاومت هیدرولیز قوی در شرایط بسیار اسیدی از خود نشان می دهند و به غشاها اجازه می دهد تا عملکرد جداسازی را پس از خیساندن در محلول هایی با pH 1-2 حفظ کنند. به عنوان مثال، رد MgSO4 می تواند به 93.5٪ برسد، در حالی که Na2SO4 در حدود 89.2٪ باقی می ماند.

غشاهای نانو فیلتراسیون معمولی دارای اندازه منافذ 0.5-2 نانومتر هستند. از طریق ترکیبی از اثرات-الک اندازه منافذ و بار سطحی{4}}به طور موثر یون های چند ظرفیتی را حفظ می کنند در حالی که اجازه عبور جزئی یون های تک ظرفیتی را می دهند. این پیکربندی ساختاری تضمین می‌کند که غشاهای نانوفیلتراسیون مقاوم در برابر اسید، هم شار بالا و هم گزینش پذیری بالا را در محیط‌های اسیدی قوی حفظ می‌کنند و پایه و اساس استفاده گسترده آنها را در پردازش فاضلاب صنعتی اسیدی و بازیابی منابع تشکیل می‌دهند.

پایداری شیمیایی غشاهای نانوفیلتراسیون مقاوم به اسید- یکی از شاخص های کلیدی عملکرد است. همانطور که در سند گزارش شده است، غشاهای PVDF اصلاح شده با PSA که به مدت 72 ساعت در اسید سولفوریک با pH 1 خیس شده اند، فقط کاهش جزئی شار را نشان می دهند-از 20 L/m²·h به 18 L/m²·h{8} که نشان دهنده یکپارچگی ساختاری عالی است. نتایج آزمایش برای غشاهای مبتنی بر PTFE همچنین حداقل تغییر را در دفع Mg2+ و Na+ نشان می‌دهد که مقاومت اسیدی قوی آن‌ها را تأیید می‌کند.

استحکام مکانیکی برای عملیات صنعتی طولانی مدت به همان اندازه مهم است. غشاهای ساخته شده از PVDF و PPSU استحکام کششی بالاتر از 30 مگاپاسکال را نشان می دهند و پس از 50 ساعت چرخه فشار دینامیکی پایداری ساختاری را حفظ می کنند. این ترکیب از دوام شیمیایی و استحکام مکانیکی به غشاهای نانوفیلتراسیون مقاوم در برابر اسید اجازه می دهد تا به طور مداوم تحت شرایط سخت شامل اسیدهای قوی و فشار بالا کار کنند.

در سطح غشا، انتخاب مواد گلدان مقاوم در برابر اسید، ساختار درپوش انتهایی-و پوسته بیرونی بسیار مهم است، زیرا فاضلاب بسیار اسیدی ممکن است باعث نشت ناشی از خوردگی-یا شکست ساختاری شود. مشکلات بالقوه عبارتند از-کاهش شار در مراحل اولیه، تغییرات در بار سطحی که بر گزینش پذیری تأثیر می‌گذارد، و{6}}افزایش افت فشار ناشی از رسوب اسیدی یا رسوب فلز. درک این ویژگی ها برای طراحی سیستم های غشایی پایدار و طولانی- ضروری است.

غشاهای نانوفیلتراسیون مقاوم به اسید-به طور گسترده در فاضلاب پردازش فلزات، بازیافت اسید در صنایع غذایی و تصفیه آبکاری ضایعات{2}}سه دسته از فاضلاب ها که با اسیدیته بالا، غلظت فلز بالا و خورندگی مشخص می شوند، استفاده می شود.

در بخش فرآوری فلز، غشای ارجاع شده به نرخ دفع Cu2+ 98٪ و دفع Cr3+ 97٪ می رسد و عملکرد پایدار را در طول 500 ساعت کار مداوم در pH 3 حفظ می کند. این راندمان بالا آن را به ابزاری ارزشمند برای بازیابی فلز و به حداقل رساندن فاضلاب تبدیل می کند.

در صنایع غذایی، غشا می تواند اسیدهای آلی ارزشمندی مانند اسید سیتریک و مالیک را بازیابی کند. رد اسید سیتریک گزارش شده به 96% می رسد، با شار بیش از 80 L/m²·h که امکان بازیافت موثر اسید-حاوی محصولات توسط- را فراهم می کند.

در تصفیه فاضلاب آبکاری، غشا نرخ دفع Cr3+ و Ni2+ را به ترتیب 95% و 94% نشان می‌دهد و عملکرد پایدار را در 300 ساعت کار حفظ می‌کند. این به طور قابل توجهی خطرات زیست محیطی را کاهش می دهد و در عین حال کارایی بازیابی فلزات سنگین را بهبود می بخشد.

این موارد کاربردی نه تنها پایداری غشاء را در شرایط اسیدی قوی، بلکه مزایای اقتصادی و زیست محیطی آن، از جمله بازیابی منابع، کاهش مصرف مواد شیمیایی و تخلیه آلودگی کمتر را برجسته می کند.

در طول عملیات مهندسی، عناصر نانوفیلتراسیون ممکن است با چالش‌هایی مانند لایه‌های رسوب اسیدی،{0}}تخریب بار سطحی، و خستگی ساختاری موضعی ناشی از قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض اسیدهای قوی مواجه شوند. غلظت بالای فلزات (مانند آهن و آلومینیوم) ممکن است رسوباتی را روی سطح غشاء ایجاد کند که بر شار تأثیر بگذارد و افت فشار را افزایش دهد. اگر مواد گلدان یا درپوش انتهایی-به اندازه کافی در برابر اسید-مقاوم نباشند، ممکن است نشتی یا لبه- شکست خوردگی رخ دهد. علاوه بر این، تنش مکانیکی ناهموار یا نوسانات فشار در داخل سیستم ممکن است منجر به تغییر شکل کانال یا تراکم موضعی ساختار غشاء نورد شود.

برای رسیدگی به این مسائل، چندین روش فنی ضروری است:
– پیش تصفیه کافی برای کاهش ذرات و رسوب-فلزات مستعد.
- حفظ فشار عملیاتی پایدار
– استفاده از مواد شیمیایی پاک کننده سازگار با غشاهای مقاوم در برابر اسید-و اجتناب از عوامل اکسید کننده.
– انتخاب عناصر غشایی با مواد گلدانی مقاوم در برابر اسید-و محفظه های مقاوم در برابر خوردگی{1}.

کنترل مناسب این جزئیات مستقیماً عمر مفید و عملکرد پایدار غشاهای نانوفیلتراسیون مقاوم در برابر اسید-را تعیین می‌کند.