Penapisan media dalam tumbuhan Desalangan: berkembang tanah liat vs Anthracite

Oleh kerana penyahgaraman melalui osmosis terbalik memerlukan banyak bahan cemar dikeluarkan untuk ia menjadi proses yang berdaya maju, strategi penapisan pra-rawatan adalah pertimbangan penting. Pegmatite Afrika membekalkan anthracite dan ringan berkembang tanah liat agregat yang kedua-duanya boleh menyediakan penyelesaian penapisan jangka panjang yang berkesan untuk memastikan berjalan optimum proses osmosis terbalik - memastikan bekalan yang selamat dan boleh dimasak untuk penduduk dan perniagaan sama.

Desalangan moden hari ini adalah satu proses yang penting untuk menyediakan air untuk kedua-dua bekalan pertanian dan di kawasan di mana hujan yang mencukupi jarang berlaku atau sangat tidak dapat diramalkan. Loji desalasi kontemporari mengambil dalam air laut dan tertakluk kepada proses osmosis songsang. Osmosis songsang adalah mekanisma di mana membran separa boleh digunakan untuk menghapuskan ion dan molekul yang tidak diingini dari air.

Kecekapan proses songsang osmosis (RO) terletak pada keberkesanan membran itu sendiri dan rawatan awal air sumber. Oleh itu, tumbuhan desalangan moden menggunakan pelbagai jenis penapis, selalunya dalam turutan, untuk menghapuskan sebahagian besar bahan cemar sebelum mereka boleh mencapai membran. Air laut sering mempunyai kepekatan pepejal terlarut melebihi 35 gram seliter(1).

Dua teknologi penapis yang digunakan secara meluas adalah agregat tanah liat yang diperluaskan cahaya (LECA, proses berkembang tanah liat) dan anthracite, dan kedua-duanya akan dibincangkan di sini. Idea asas ialah bahawa air laut melalui bahan ini ditubuhkan sebagai penapis sebelum ia mencapai membran. Apabila ia mencapai membran, ia sebahagian besarnya tidak mempunyai pepejal larut, menjadikan keseluruhan proses RO lebih cekap.

Banyak penyebab membran fouling daripada air laut yang tidak dirawat tidak mudah kelihatan kepada mata manusia. Penyebab utama termasuk Kata majmuk silika, molekul organik, mikroorganisma dan aluminium, oksida logam dan pelbagai jenis zat besi (2). Paling berkesan adalah persediaan penapis media dwi-up, dan ia adalah ini yang digunakan paling meluas di seluruh dunia (3). Penapisan langsung (iaitu penapisan mudah melalui pasir atau melalui penapis MeSH) dianggap secara amnya sebagai tidak berkesan, terutamanya terhadap bahan cemar organik (4).

Penting untuk operasi RO, disebabkan skala besar yang mereka beroperasi, mana-mana penapis perlu dipercayai untuk jangka masa yang panjang dan agak murah. Leca dan antrasit sesuai dengan keperluan ini. Pra rawatan air laut adalah kaedah yang paling berkesan untuk memastikan Non-fouling membran RO (5). Perlu diingat bahawa tidak anthracite atau LECA mampu untuk mengeluarkan garam dari air garam - mereka hanya digunakan sebagai penapis yang menganggap proses osmosis terbalik.

Light memperluaskan tanah liat agregat (LECA)

LECA adalah agregat yang ringan dibentuk dengan Pemanas Standard tanah liat ke Ca. 1,200 ° c dalam Relau putar. Semasa proses pemanasan dan berputar, tanah liat keluar, membentuk dirinya ke dalam bentuk bola dan menjadi sangat berliang. Liang-liang ini mengingatkan struktur honeycomb, dengan bentuk yang sering digambarkan sebagai "kentang seperti" kerana jatuh berterusan melalui kiln putar. Porositi ini membawa ia memiliki sifat yang baik, setelah digunakan sebelum ini untuk mengeluarkan logam berat seperti kadmium dari aliran sisa kilang cat (6).

LECA moden dihasilkan kepada pelbagai piawaian dan saiz, biasanya antara 0.1 hingga 25 mm diameter. Ketumpatan pukal cenderung jatuh dalam julat kira-kira 250 hingga 500 kg m^-3.

Walau bagaimanapun, ia datang ke dalam ruang pembersihan air, di mana penyelidikan telah menunjukkan bahawa LECA dapat menyerap sebatian fluorida dari penyelesaian aqueous, sama ada sendiri atau diubahsuai dengan magnesium klorida atau hidrogen peroksida (7). Tambahan pula, penapis dwi media yang mengandungi pasir dan MgCl₂/H₂O₂-diubahsuai leca mampu untuk mengeluarkan sebatian kromium dari air (8)-dan ini dobe lecas boleh dihasilkan semula melalui rawatan dengan asid mencairkan.

Salah satu bahan pencemar yang paling tidak berpalsu adalah arsenik. Sekiranya ini masuk ke dalam sistem air, kematian boleh berlaku. Penyelidik telah menunjukkan penggunaan reagent fenton-diubahsuai LECA telah berkuat kuasa untuk mengeluarkan 99 arsenite (sebagai^{2 +}) dan Arsenat (sebagai^{4 +}) ion dari akueus penyelesaian pada kepekatan 150 μg setiap liter, dalam 60 minit (9). Fenton reagen adalah campuran peroksida hidrogen dan besi, dan merupakan bahan yang murah untuk digunakan pada skala.

Bahan organik telah terbukti dikeluarkan dari air oleh LECA(10), dengan penyumberan yang sangat berkesan phenanthroline, fluoranthroline dan pyrene dari air pada kepekatan individu 0.02 mg L^-1. LECA dapat menghapuskan antara 70 dan 72% organik ini pada satu pas dalam tempoh maksimum 21 jam apabila hanya 0.2 g LECA digunakan. Penyelidik melaporkan peningkatan kadar sorption (iaitu penapisan) dengan tambahan penambahan LECA - dengan melebihi 92% bahan cemar organik dikeluarkan apabila 4 g LECA bekerja. Fenomena yang sama telah diperhatikan apabila tanah liat berkembang telah digunakan dalam membersihkan pembetungan, apabila tanah liat seperti LECA digunakan dengan penapis pasir (11). Penyingkiran bahan organik semulajadi menggunakan LECA adalah kawasan yang mantap, dengan kajian menunjukkan penyingkiran berkesan ini dari air dalam rejim pencemaran L-1 1 1 1 10 hingga 50 mg. LECA telah ditunjukkan cekap merentasi pelbagai bahan cemar dengan kecekapan pada pesanan yang sama kepada coagulants logam berat, dengan peningkatan yang ketara ke atas pasir (12). Penapisan lengkap telah dicapai apabila pembekuan menggunakan chitosan digabungkan dengan penapisan LECA (13). Keputusan secara konsisten mengatasi eksperimen kawalan.

Perbandingan yang berdaya maju untuk LECA akan diaktifkan penapis molekul, seperti yang sering digunakan di makmal kimia; kerana LECA boleh dijana semula, berkesan pada 'beban' yang rendah dan diri mereka tidak rsetuju. Tambahan pula, LECA tidak dapat dikompeskan di bawah beban jenis tertekan atau graviti. Ini

Antrasit

Anthracite merupakan salah satu bentuk arang batu yang paling dalam. Berlaku secara semulajadi dan mudah dilombong, ia adalah murah. Mempunyai banyak kegunaan selain daripada bahan api, penggunaannya sebagai medium penapisan diketahui secara meluas (14). Salah satu manfaat alam sekitar utama menggunakan antrasit sebagai penapis dan bukan sebagai bahan api adalah kerana ia tidak dikesannya, tiada pelepasan karbon dioksida kepada atmosfera. Ia harus diperhatikan, bagaimanapun, bahawa antrasit jarang digunakan sebagai penapis pra-ro. Sebaliknya, ia digunakan sebagai sebahagian daripada set-up penapis media dua bersama-sama dengan pasir (15) atau bersama pasir dan garnet sebagai penapis media campuran,

menyediakan penapisan yang unggul untuk halus. Biasanya, anthracite hadir untuk membuang pepejal terampai dan beberapa organik terlarut(16). Kekerasan relatif Anthracite bermakna bahawa ia tidak mudah terbongkar atau dihancurkan dalam senario penapisan.

Dalam tetapan bukan RO, penapisan anthracite telah membuktikan nilainya dengan berkesan pada penyingkiran jejak organik dari penyelesaian aqueous (17). Anthracite mudah dan penapis pasir telah terbukti berkesan pada penyingkiran karbon organik dari air tercemar pada kadar aliran setinggi 14 m³ h^-1, mengeluarkan lebih daripada dua pertiga organik yang terdapat dalam satu pas(18).

Tema biasa sepanjang kesusasteraan adalah bahawa anthracite digunakan secara meluas sebagai penapis pra-RO sebagai sebahagian daripada "strategi pretreatment" yang komprehensif. Apabila digunakan sebagai penapis untuk pra-RO dalam skim penapisan flocculation dalam talian, anthracite digunakan bersama-sama pasir dan didapati bahawa pengurangan kekeruhan adalah tinggi (iaitu kurang dibubarkan atau sebahagiannya dibubarkan pepejal dibenarkan melalui penapis) dengan prestasi yang sangat baik walaupun masa yang singkat pada perintah lima jam, dengan kadar aliran yang tinggi³ h^-1(19).

Penapis media dwi-diterajui Anthracite telah digunakan dalam tetapan tropika dalam tumbuhan RO, membuktikan sangat berkesan untuk merawat mentah, air laut tercemar pra-RO, akhirnya menghasilkan melebihi 50 m³ sehari (50,000 L) air minuman yang mematuhi sepenuhnya piawaian WHO (20). Contoh tertentu yang diberikan lebih daripada 35 pemulihan air sepanjang tahun. Di samping karbon diaktifkan granular (bahan yang mana anthracite berkongsi banyak persamaan) anthracite digunakan sebagai komponen yang sangat berkesan dalam penapis dwi untuk membuang bahan biologi dari eksperimen pra-RO yang ditubuhkan. Set skala kecil ini menunjukkan tiada penurunan prestasi walaupun selepas 55 hari aktiviti malar, yang melebihi 5 meter sejam melalui penapis 20 cm. Dalam kedua-dua contoh, pemprosesan yang minimum daripada antrasit diperlukan-terhad kepada hanya pengisaran kepada saiz zarah yang sesuai. Sebagai sebahagian daripada penapisan pelbagai media yang ditubuhkan, anthracite bersama-sama dengan greensand dan arang yang diaktifkan dapat menghapuskan kuantiti besi yang ketara dari penyelesaian aqueous sebelum proses RO (21).

Merentasi aplikasi penapisan untuk RO, saiz bijirin anthracite berbeza antara 0.35 dan 0.8 mm, dengan kedalaman katil minimum 0.8 m. Tumbuh-tumbuhan yang paling moden menggunakan penapis media dua anthracite / pasir boleh mengendalikan melebihi 40 m³ sejam (22). Kebanyakan utiliti penapisan anthracite berpunca daripada fungsi pengecualian saiz dan kekerasan yang sangat baik. Selepas digunakan, menghabiskan antrasit biasanya dibuang.

Anthracite sudah biasanya mendapati penggunaan penapisan yang luas, terutamanya sebagai komponen penting penapisan media dua yang ditubuhkan untuk pengekstrakan pelarut dan proses elektrorowinning untuk pengeluaran logam.

Perbandingan

Satu kajian di utara Greece mengambil antrasit dan leca penapis untuk ro dan berlari mereka selari, bertujuan untuk mencari perbezaan yang dapat dilihat antara dua pendekatan (17). Penyelidikan-kedua-dua pada loji dan skala makmal mendapati bahawa leca dan antrasit dilakukan sebahagian besarnya yang sama merentasi ujian untuk kepekatan organik dalam filtrate, ketumpatan kelodak dan kerbiasi. Yang ketara, bagaimanapun, adalah bahawa kedua-dua kaedah yang mengalami prestasi yang bijak di kolder Winters, tetapi tidak kepada tahap yang tidak boleh diterima. Bahan LECA dan The anthrasit berada dalam julat saiz 1.2 hingga 2.4 mm.

Kedua-dua jenis penapisan-apabila dalam set penapis media dwi-yang sangat berkesan terhadap pendedahan algal berkembangan kepada membran ro (18). Bakteria adalah jauh lebih sukar untuk menghapuskan menggunakan proses dwi penapis daripada bahan cemar pepejal dan barangan organik, bagaimanapun, penapis dwi media yang mengandungi antrasit telah ditunjukkan untuk menghapuskan beberapa bakteria dalam satu kajian, tetapi majoriti telah dikeluarkan oleh proses penapisan seterusnya (19). Dalam kajian lanjut, LECA penapis telah ditunjukkan kepada entrap-tetapi juga dalam beberapa kes untuk membangunkan-bakteria Life (20).

Secara semula jadi, penapisan bukan satu-satunya senjata di dalam senjata pereka tumbuhan RO. Sering kali, air laut sebelum penapisan akan diberi kimia dirawat untuk memendakkan keluar bahan cemar yang dijangka-ini kemudian dikumpul dalam penapis pasir atau dibenarkan untuk memisahkan dengan graviti. Natrium hexametaphosphate boleh ditambah untuk mendorong pemendakan kalsium karbonat dan kalsium sulfate. Acidifikasi (kerana air laut sedikit asas) boleh dilakukan dan aluminium sulfat ditambah untuk membuat penapisan lebih mudah (21). Rawatan selepas penapisan adalah tidak luar biasa, bergantung kepada skala pencemaran.

Manakala kedua-dua bahan (tanah liat dan antrasit) adalah banyak dan mudah diakses dalam kedua-dua istilah perlombongan dan menjimatkan, antrasit memegang kelebihan yang boleh digunakan ' keluar dari kotak ' dengan hanya pemprosesan minimum diperlukan. Pemprosesan biasanya terhad untuk pengisaran antrasit mentah kepada saiz zarah yang sesuai. Tanah liat di sisi lain hendaklah terlebih dahulu dipanaskan dalam Relau Rotary, dan kemudian bergantung kepada permohonan, dipotong/impregnated dengan bahan kimia lain-menambah perbelanjaan, masa dan kerumitan untuk proses. Anthracite adalah lebih kos berkesan kerana ia memerlukan kurang pemprosesan yang juga menambah manfaat lebih mesra alam.

air bersih yang mengalir ke atas air terjun

Ringkasan

Akses kepada air yang selamat dan boleh dipertikaikan semakin penting untuk bekalan domestik dan perindustrian, terutamanya di dunia membangun dan tempat-tempat yang terjejas oleh kemarau akut bermusim
Songsang osmosis adalah salah satu proses yang mana air minuman boleh dihasilkan dari air laut
RO bergantung kepada membran sebahagiannya yang boleh diterapkan untuk berfungsi, dan jika ini menjadi disekat atau fouled, kecekapan proses jatuh dengan ketara
Penapisan, sering menggunakan set-up media dwi, digunakan untuk memastikan bekalan yang lebih berkualiti kepada membran untuk mengelakkan fouling
Anthracite adalah salah satu bentuk arang batu yang unggul, secara semulajadi sedia ada sebagai salah satu sumber karbon yang paling tulen. Ia telah lama digunakan sebagai medium penapisan.
Ringan berkembang tanah liat agregat (LECA) adalah bahan yang diperbuat daripada rawatan tanah liat dalam kiln putar untuk menghasilkan bahan berliang, ketumpatan rendah yang sesuai untuk aplikasi penapisan
Anthracite dan LECA adalah dua bahan terkemuka yang digunakan sebagai penapis - kedua-duanya sangat berkesan untuk mengeluarkan bahan cemar dari air (logam berat, sisa organik, dan lain-lain) dalam kedua-dua pembersihan air konvensional dan situasi pra-RO
Dengan laut yang semakin tercemar, dan kekurangan air menjadi lebih banyak isu di beberapa wilayah, proses RO yang berkesan mesti ditubuhkan - proses sedemikian tidak boleh berfungsi tanpa penapisan yang cekap dari orang-orang seperti anthracite dan LECA

Pegmatite Afrika adalah pembekal utama anthracite yang sangat tulen dan ringan berkualiti tinggi berkembang tanah liat agregat untuk pelbagai kegunaan termasuk penapisan air - terutamanya untuk penyahgaraman melalui proses osmosis terbalik. Menyediakan jangkauan yang luas dan pengalaman yang luas, Pegmatite Afrika adalah rakan kongsi untuk aplikasi penapisan penting.

Rujukan:

1 S.-H. Kim et al., desalangan dan rawatan air, 2011, 32, 339

2 L.J. Latham et al., pengalaman praktikal biofouling dalam sistem osmosis songsang dalam: Proc. Kongres dunia IDA mengenai Desalangan dan Sains air, Abu Dhabi, 1996

3 S.-H. Kim et al., desalangan, 2009, 249, 308

4 J. Leparc et al., desalangan, 2007, 203, 243

5 N. Prihasto et al., desalangan, 2009, 249, 308

6 M. Malakootian et al., Int. J. Environ. Mini. Teknik., 2009, 6, 183

7 M. Zarrabi et Al., J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 2014, 45, 1821

8 A. Hamdy et Al., Wakil curr. World env., 2012, 7, 23

9 S. S. Martínez et al. Desalangan, 2011, 272, 212

10 M. A. Nkansah et al., J. Haz. Mater., 2012, 217, 360

11 V. K. Nguyen et al., Biores. Tech., 2020, 306, 123095

12 B. Eikebrokk dan T. Saltnes, Bekalan Air, 2001, 1, 131

13 B. Eikebrokk dan T. Saltnes, Aqua, 2002, 51, 323

14 G.M. Wesner dan R. L. Culp, J. pungutan air. Kawalan Fed., 1972, 44, 1932