Новые мембраны для лучшей очистки сточных вод

Сотрудничество между Сингапурским технологическим институтом и местным стартапом SideStroem Water Technologies направлено на оптимизацию мембран прямого осмоса нанофильтрационного типа в лабораторных условиях для переработки промышленной воды.

AsianScientist (1 марта 2023 г.) — Наряду с ростом населения и индустриализацией нехватка воды возглавляет список глобальных проблем. Одним из способов решения этой проблемы является рекультивация сточных вод, отличным примером которой является сингапурский процесс NEWater. К сожалению, процессы переработки сточных вод в промышленном масштабе в настоящее время недостаточны для рассмотрения цели будущей устойчивости водных ресурсов.

Наиболее часто используемым методом очистки сточных вод в текстильной и кожевенной промышленности является нанофильтрация, при которой используется высокое гидравлическое давление для перемещения воды через мембрану, сохраняя при этом некоторые ценные соли.

Однако высокое давление воды приводит к сильному загрязнению мембраны или осаждению частиц на поверхности мембраны, что затем приводит к закупорке пор мембраны. Из-за засорения необходимы частые циклы очистки и замены мембраны. Таким образом, стабильная работа системы требует дорогостоящих и громоздких методов предварительной обработки.

Современная рециркуляция промышленной воды не только неэффективна, но и вредна для окружающей среды.

«Большая часть сточных вод обычно отправляется на сжигание. Теоретически нам нужно потратить около 620 киловатт-часов энергии, чтобы сжечь одну тонну потока сточных вод, что эквивалентно 266 килограммам углекислого газа», — отметил доцент Цзо Цзянь из Кластера пищевых, химических и биотехнологий Сингапурского технологического института. (СИДЕТЬ).

Учитывая рост стоимости энергии и пагубное воздействие современных методов на окружающую среду, крайне важно найти альтернативное решение для переработки сточных вод.

Благодаря сотрудничеству доцента Цзо и компании SideStroem Water Technologies (SideStroem) была разработана новая технология прямого осмоса (FO) для очистки сточных вод, которая оптимизируется для использования в промышленных масштабах. Проект сочетает в себе исследовательский потенциал SIT — Университета прикладного обучения страны — в области мембранной фильтрации и опыт SideStroem в области FO-процессов.

«Прямой осмос может помочь облегчить проблемы, связанные с традиционной нанофильтрацией, поскольку он имеет низкую склонность к загрязнению. Мембраны FO могут сохранять эксплуатационную стабильность даже при сильном загрязнении сточных вод. Таким образом, мы можем избежать дорогостоящих процессов предварительной обработки», — пояснил доцент Цзо.

Фактически, ФО набирает популярность при очистке промышленных сточных вод, и не зря. В отличие от нанофильтрации, ФО не требует внешнего давления и, следовательно, потребляет меньше энергии. Помимо более низкой склонности к загрязнению, он также подходит для растворов, чувствительных к давлению и теплу.

Кроме того, SideStroem производит специальные FO-мембраны нанофильтрационного типа (NF-типа), которые могут избирательно извлекать и перерабатывать как воду, так и одновалентные соли из потоков сточных вод.

Сотрудничество с доцентом Цзо привело к значительному прогрессу в разработке мембран. К ним относятся высокие показатели отторжения двухвалентных ионов (более 99 процентов) при сохранении низких показателей отторжения одновалентных ионов, в 50 раз более высокая скорость экстракции одновалентных растворенных веществ и в три раза более высокая проницаемость для чистой воды по сравнению с коммерческими FO-мембранами.

Учитывая эти особенности, доцент Цзо выделил два ключевых преимущества FO перед традиционными технологиями нанофильтрации:

«FO способен достигать более высоких показателей восстановления воды и демонстрирует высокую производительность, устойчивость и эксплуатационную стабильность в сложных условиях сильного загрязнения, что снижает необходимость в обширных процессах предварительной очистки».

Такая технология дает огромное преимущество, заключающееся в снижении эксплуатационных затрат на очистку сточных вод при одновременном увеличении выхода извлекаемых ресурсов, что является значительным улучшением по сравнению с нынешними методами очистки.