غشاهای میکروفیلتراسیون (MF) ، به عنوان فشار-}}}}}} intoins ، به طور معمول دارای اندازه منافذ در محدوده 0.1-1.0 میکرومتر است ، و این امکان را برای آنها فراهم می کند تا ذرات کلوئیدی را به طور موثر حفظ کنند ، مواد جامد معلق ، ارگانیک های ماکرومولکولی ، باکتری ها و برخی ویروس ها. آنها اغلب به عنوان سد پیش درمانی قبل از اولترافیلتراسیون یا اسمز معکوس استفاده می شوند و کیفیت آب پایدار را برای فرآیندهای پایین دست فراهم می کنند. با این حال ، در عملیات عملی ، غشاهای MF در معرض گرفتگی توسط آلاینده ها بسیار مستعد هستند. در مواد غذایی-} فاضلاب پردازش ، پساب روغنی و فاضلاب صنعتی با محتوای ارگانیک بالا ، رسوب چربی ها ، روغن ها و پروتئین ها به سرعت می توانند منافذ غشایی را مسدود کرده و باعث کاهش شدید شار شوند. چنین رسوب نه تنها باعث کاهش کارآیی سیستم می شود بلکه باعث افزایش فرکانس تمیز کردن و تعویض غشای می شود و در نتیجه هزینه های عملیاتی را افزایش می دهد. روشهای تمیز کردن معمولی عمدتاً به عوامل شیمیایی مانند قلیایی ، اسیدها و سورفاکتانت ها متکی هستند. در حالی که در کوتاه مدت مؤثر است ، آنها اغلب شامل مصرف انرژی بالا ، مصرف شیمیایی بزرگ ، بار محیطی و آسیب طولانی مدت {10} term آسیب به مواد غشایی هستند. بنابراین ، توسعه استراتژی های سبزتر و کارآمدتر تمیز کردن به یک اولویت تحقیق تبدیل شده است.
معرفی میکروببل های هوا (MBS) روش جدیدی را برای تمیز کردن غشای MF فراهم می کند. با استفاده از قطر در مقیاس میکرومتر ، MBS دارای مساحت سطح خاص بالا ، فعالیت سطحی و اثرات پارگی منحصر به فرد است. آنها می توانند تلاطم و جت های میکرو- را در مایعات ایجاد کنند ، در نتیجه باعث افزایش جدا شدن و انحلال لایه های رسوب می شوند. در مقایسه با روشهای تمیز کردن که فقط به واکنشهای شیمیایی متکی هستند ، MBS انتقال جرم را از طریق اثرات فیزیکی و مکانیکی تقویت می کند ، نه تنها باعث بهبود راندمان تمیز کردن بلکه کاهش مصرف شیمیایی می شود.
در مرحله اول ، مکانیسم اصلی MBS در تمیز کردن MF نهفته استاختلال در سطحی و جدا شدن بدخلقیبشر هنگامی که MBS در محلول های تمیز کردن پراکنده می شود ، آنها به سطح غشای و لایه های بدبختی وصل می شوند. در حین پارگی مداوم ، آنها جت های میکرو - را آزاد می کنند ، که می تواند ساختارهای چسبندگی لایه های روغن ، ژلهای پروتئین و سایر ارگانیک های آبگریز را که بر روی سطح غشای رسوب شده اند ، مختل کنند و آنها را آسانتر می کنند. در عین حال ، وجود حباب باعث افزایش تلاطم در محلول تمیز کردن ، تسریع در تماس و واکنش بین تمیز کردن مایع و بدنه ها و در نتیجه ترویج سریعتر انحلال یا پراکندگی رسوبات سطحی می شود.
ثانیا ، MBS می تواندعملکرد مواد تمیز کننده شیمیایی را تقویت کنیدبشر در تمیز کردن MF مشترک ، محلول های قلیایی (به عنوان مثال ، NaOH) اغلب برای از بین بردن روغن- مبتنی بر استفاده می شوند. با این حال ، با توجه به آبگریز قوی و ویسکوزیته مواد روغنی ، تمیز کردن شیمیایی به تنهایی اغلب به غلظت بالایی و مدت زمان تماس طولانی نیاز دارد. مطالعات نشان داده اند که وقتی MBS با قطر حدود 4.5 میکرومتر و غلظت حدود 10³/میلی لیتر در محلول های تمیز کننده NaOH وارد می شود ، میزان بازیابی شار تقریباً 235 ٪ در مقایسه با NaOH به تنهایی بهبود یافته است. این امر به این دلیل است که MBS به طور مداوم سطح بدخلقی را در حین تمیز کردن ، تسریع در امولسیون و انحلال روغن ها تحریک می کند ، در نتیجه اجازه می دهد تا محلول تمیز کننده عمیق تر به لایه رسوب نفوذ کند. این "اختلال فیزیکی + انحلال شیمیایی" به طور قابل توجهی زمان تمیز کردن را کوتاه می کند و باعث کاهش دوز مورد نیاز مواد تمیز کننده می شود.
علاوه بر این ، MBS قابل توجه استمزایای زیست محیطی و اقتصادیبشر با کاهش اعتماد به تمیز کننده های شیمیایی غلظت- ، MB- تمیز کردن کمک به مصرف شیمیایی و تخلیه کاهش می یابد و آلودگی ثانویه محیط زیست را به حداقل می رساند. از دیدگاه انرژی ، تمیز کردن MB به طور عمده به دستگاه های تولید حباب متکی است ، که انرژی بیشتری دارند- در مقایسه با تمیز کردن اولتراسونیک شدت- بالا یا شستشوی شیمیایی گسترده. علاوه بر این ، غلظت شیمیایی پایین تر با کاهش خوردگی شیمیایی ، طول عمر غشای را افزایش می دهد و در نهایت کاهش هزینه های جایگزینی در دراز مدت.
باید تأکید کرد که اثربخشی MB - تمیز کردن تحت تأثیر پارامترهای متعدد است. توزیع اندازه حباب ، غلظت ، روش تزریق و سرعت جریان و دمای محلول تمیز کردن همگی بر عملکرد تمیز کردن تأثیر می گذارد. به طور کلی ، حباب های کوچکتر ، با سطح بزرگتر آنها ، می توانند با افراد ناچیز بیشتری در تعامل باشند ، در حالی که غلظت مناسب تلاطم کافی را بدون مانع جریان سیال تضمین می کند. تحقیقات آینده ممکن است چگونگی بهینه سازی ویژگی های حباب از طریق طراحی ژنراتور ، امکان کنترل دقیق و به حداکثر رساندن راندمان تمیز کردن را بررسی کند.
با نگاهی به آینده ، انتظار می رود کاربرد MBS در تمیز کردن MF با استراتژی های نظارت هوشمند و نظافت سازگار با نظارت هوشمندانه ادغام شود. به عنوان مثال ، با نظارت بر تغییرات در شار غشاء و فشار transmembrane در زمان واقعی ، سیستم ها می توانند به طور خودکار دوز و فرکانس تزریق MB را تنظیم کنند ، و این امکان را برای تمیز کردن نور پیشگیرانه قبل از بروز رسوب شدید فراهم می کند. علاوه بر این ، MBS ممکن است با عوامل آنزیمی غلظت - کم یا اکو {3} surfactants دوستانه دوستانه ترکیب شود ، یک سیستم تمیز کردن غشای انرژی متنوع و کم {4}. در صنایعی مانند فرآوری مواد غذایی ، تصفیه فاضلاب دارویی و سایر سناریوهای بار {}}} {{}}}} ، اتخاذ فناوری MB باعث افزایش بیشتر پایداری و هزینه- اثربخشی فرآیندهای جداسازی غشای خواهد شد.
به طور خلاصه ، اثرات تقویت کننده MBS در تمیز کردن MF عمدتاً در اختلال فیزیکی و هم افزایی شیمیایی منعکس می شود که به طور قابل توجهی کارایی و سازگاری محیطی فرآیندهای نظافت سنتی را بهبود می بخشد. MBS نه تنها به طور موثری رسوبات سطح را از بین می برد و شار غشای را بازیابی می کند بلکه وابستگی به مواد شیمیایی را کاهش می دهد ، طول عمر غشای را افزایش می دهد و راه را برای روش های تصفیه آب باهوش تر و سبزتر هموار می کند. با تحقیقات بیشتر و بهینه سازی تجهیزات ، انتظار می رود MBS نقش فزاینده ای در سیستم های غشای صنعتی داشته باشد و به ابزاری اساسی برای تمیز کردن و نگهداری غشای تبدیل شود.
