เทคโนโลยีการแยกเมมเบรนเป็นกระบวนการที่ใช้ความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกสรรของเมมเบรนเพื่อแยกส่วนประกอบต่างๆ ภายในส่วนผสม เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถแยก การทำให้บริสุทธิ์ และความเข้มข้นของสารโดยไม่มีการเปลี่ยนเฟส ทำให้เป็นกระบวนการที่ประหยัดพลังงานสูง- กระบวนการเมมเบรนหลักประกอบด้วยไมโครฟิลเตรชั่น (MF), การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชั่น (UF), นาโนฟิลเตรชัน (NF), รีเวอร์สออสโมซิส (RO), การฟอกไตด้วยไฟฟ้า (ED), เยื่อหุ้มของเหลว, การซึมซาบ, และการกลั่นเมมเบรน- ในบรรดาหกรายการแรกปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม
ข้อดีหลักของการแยกเมมเบรน
การใช้พลังงานต่ำ
โดยทั่วไป กระบวนการเมมเบรนไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนเฟส ซึ่งทำให้ประหยัดพลังงาน-มากกว่าวิธีการแยกแบบดั้งเดิม ตารางที่ 1 แสดงความต้องการพลังงานสำหรับวิธีการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลแบบต่างๆ แสดงให้เห็นว่ารีเวิร์สออสโมซิสใช้พลังงานน้อยที่สุด
| วิธีการแยก | การใช้พลังงาน (kW·h/m³) | การใช้ความร้อน (กิโลจูล/ลบ.ม.) |
|---|---|---|
| รีเวิร์สออสโมซิส | 3.5 | 12.6×10³ |
| หนาวจัด | 9.3 | 33.5×10³ |
| การสกัด | 25.6 | 92.1×10³ |
| การฟอกไตด้วยไฟฟ้า | 32.2 | 116×10³ |
| การกลั่นแบบแฟลชหลาย- | 62.8 | 220×10³ |
เทคโนโลยีการแยกเมมเบรนแสดงถึงกระบวนการแยกขั้นสูง มีประสิทธิภาพ และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ข้อดีของ-การใช้พลังงานต่ำ สภาพที่ไม่รุนแรง และการใช้งานในวงกว้าง- ทำให้เหมาะสำหรับการบำบัดน้ำเสียในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า การผลิตสารเคมี และกระดาษ
การแยกเมมเบรนทำงานภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง ทำให้เหมาะสำหรับวัสดุที่ไวต่อความร้อน เช่น น้ำผลไม้ กรดอะมิโน เอนไซม์ และยา การแยกเมมเบรนสามารถแยกสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ คอลลอยด์ แบคทีเรีย ไวรัส และแม้แต่หยดที่เป็นอิมัลชันหรือส่วนผสมอะซีโอโทรปิก ระบบเมมเบรนใช้แรงกดดันเป็นแรงผลักดันหลัก ทำให้ได้อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด ใช้งานง่าย ใช้พื้นที่ขนาดเล็ก และลดต้นทุนด้านทุน
การพัฒนาอุตสาหกรรมและการเติบโตของตลาด
ในทศวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีเมมเบรนทั่วโลกมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยมีการเติบโตอย่างมากในสหรัฐอเมริกา ยุโรป และญี่ปุ่น ตลาดเมมเบรนเพิ่มขึ้นจาก 13.53 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี พ.ศ. 2529 เป็น 30.89 พันล้านดอลลาร์ในปี พ.ศ. 2539 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการขยายตัวทางอุตสาหกรรมที่แข็งแกร่ง
| ภูมิภาค | 1986 (พันล้านเหรียญสหรัฐ) | 1991 (พันล้านเหรียญสหรัฐ) | 2539 (พันล้านเหรียญสหรัฐ) |
|---|---|---|---|
| สหรัฐอเมริกา | 5.9 | 8.83 | 13.31 |
| ยุโรปตะวันตก | 4.35 | 6.63 | 8.23 |
| ญี่ปุ่น | 2.98 | 3.78 | 5.30 |
| คนอื่น | 0.3 | 1.25 | 4.05 |
| ทั้งหมด | 13.53 | 20.49 | 30.89 |
การประยุกต์วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
1) การทำน้ำดื่มให้บริสุทธิ์
กระบวนการเมมเบรน เช่น การกรองระดับไมโคร อัลตราฟิลเตรชัน และรีเวิร์สออสโมซิส ใช้เพื่อกำจัดแบคทีเรีย ไวรัส โลหะหนัก ยาฆ่าแมลง และสารลดแรงตึงผิวออกจากน้ำดื่ม โดยนำเสนอทางเลือกที่ปลอดภัยกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการจับตะกอนและการทำคลอรีนแบบดั้งเดิม
2) การนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่ด้วยไฟฟ้า
นับตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา เมมเบรน RO ได้ถูกนำมาใช้เพื่อนำนิกเกิล โครเมียม สังกะสี และทองแดงกลับมาใช้ใหม่จากการชุบน้ำเสียด้วยไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น RO สามารถทำให้นิกเกิลเข้มข้นได้ตั้งแต่ 650 มก./ลิตร ถึง 13,000 มก./ลิตร โดยมีอัตราการแยกสาร 92% พร้อมความถี่ในการทำความสะอาดรายเดือน
(3) การบำบัดน้ำเสียจากโลหะหนัก
การแยกไอออนด้วยไฟฟ้าจะกำจัดไอออนของทองแดงจากการกัดกรดและน้ำเสียจากกระบวนการทางอิเล็กทรอนิกส์อย่างมีประสิทธิภาพ โดยที่ความเข้มข้นของทองแดงอยู่ในช่วงระหว่าง 1,000–3,000 มก./ลิตร น้ำกรองเกลือสามารถลดระดับทองแดงให้ต่ำกว่า 20 มก./ลิตร โดยใช้พลังงานต่ำกว่า 3 kWh/m³ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ทั้งทางเทคนิคและเศรษฐกิจ
เทคโนโลยีการแยกเมมเบรนแสดงถึงกระบวนการแยกขั้นสูง มีประสิทธิภาพ และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ข้อดีของ-การใช้พลังงานต่ำ สภาพที่ไม่รุนแรง และการใช้งานในวงกว้าง- ทำให้เหมาะสำหรับการบำบัดน้ำเสียในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า การผลิตสารเคมี และกระดาษ
