Jenis membran utama dalam pengolahan air limbah dan tinjauan multidimensi mereka

Pengobatan membran air limbah bergantung pada sifat pemisahan selektif membran untuk menghilangkan kontaminan. Klasifikasi jenis membran bervariasi berdasarkan komposisi kimia, mekanisme pemisahan, geometri, dan fungsi khusus.

1. Dengan Komposisi Kimia

1.1 Membran Organik

• Membran PVDF (Polyvinylidene Fluoride) : Kekuatan mekanik yang tinggi dan ketahanan kimia, banyak digunakan dalam mikrofiltrasi (MF) dan ultrafiltrasi (UF), terutama pada bio-reaktor membran (Mbr) untuk air limbah berminyak atau organik tinggi.
• PTFE (Polytetrafluoroethylene) membran : Tahan terhadap suhu tinggi (hingga 260 ° C) dan pH ekstrem, ideal untuk air limbah industri (mis., Farmasi, bahan kimia) dengan minyak dan koloid yang diemulsi.
• Membran polimer lainnya : Polyethylene (PE) dan polypropylene (PP) hemat biaya untuk pra-perawatan MF tetapi memiliki kekuatan mekanik yang lebih rendah.

1.2 membran anorganik

• Membran keramik : Terbuat dari alumina atau zirkonia, tahan suhu tinggi (> 500 ° C) dan korosi mikroba, cocok untuk air limbah turbiditas tinggi atau suhu tinggi (mis., Tekstil, industri makanan).
• Membran logam : Membran paduan titanium mentolerir tekanan tinggi dan pH ekstrem, digunakan dalam pretreatment air laut atau pengolahan air limbah logam berat.

2. Dengan mekanisme pemisahan

2.1 membran berpori

• Mikrofiltrasi (MF) : Ukuran pori 0,1-10 μm, menghilangkan padatan tersuspensi, bakteri, dan koloid besar (mis., Pra-perawatan air limbah kota).
• Ultrafiltrasi (UF) : Ukuran pori 0,01-0,1 μm, mempertahankan protein, virus, dan makromolekul (mis., Daur ulang air limbah industri).
• Nanofiltrasi (NF) : Ukuran pori 1–2 nm, secara selektif menghilangkan ion divalen (CA²⁺, SO₄²⁻) dan molekul organik (200–1000 da), digunakan untuk desalinasi pewarna dan pelunakan air.

2.2 membran non-porocous

• Reverse Osmosis (RO) : Membran padat di bawah tekanan tinggi menghilangkan garam terlarut (> 95% penolakan), logam berat, dan organik kecil, penting untuk desalinasi air laut dan air limbah salinitas tinggi.
• Elektrodialisis (ED/EDR) : Membran pertukaran ion memisahkan garam melalui medan listrik, cocok untuk konsentrasi air garam dan pemulihan asam/alkali.

2.3 Membran cair

• Membran cair yang didukung (SLM) : Gunakan molekul pembawa (mis., Eter mahkota) untuk transportasi ion selektif, diterapkan dalam logam langka atau pemulihan air limbah radioaktif.

3. dengan konfigurasi geometris

3.1 membran lembar datar

• Struktur sederhana, mudah dibersihkan/diganti, digunakan dalam sistem MBR dan perawatan desentralisasi skala kecil, tetapi kepadatan pengepakan rendah.

3.2 membran tubular

• Saluran aliran yang luas mengurangi penyumbatan, ideal untuk air limbah yang ditangguhkan tinggi (mis., Limbah pabrik kertas), tetapi intensif energi.

3.3 membran serat berongga

• Kepadatan pengemasan tinggi (hingga 8000 m²/m³), umum dalam sistem UF/RO, tetapi sensitif terhadap kekeruhan memberi makan.

4. Membran khusus dan sistem hibrida

4.1 Membrane Bio-Reactors (MBR)

• Mengintegrasikan perlakuan biologis dengan pemisahan membran, memproduksi air yang dapat digunakan kembali (mis., Air limbah kota atau ternak), meskipun pengotoran membran membutuhkan pembersihan bahan kimia secara teratur.

4.2 Proses Dual-Menbran

• UF/MF RO : Menghapus 99% polutan terlarut untuk air ultrapure (elektronik) atau perlakuan lindi landfill.
• Nf ro : Mengurangi fouling membran RO di air limbah salinitas tinggi melalui pengolahan bertahap.

4.3 Membran yang difungsikan

• Membran fotokatalitik : Membran berlapis TiO₂ mendegradasi organik di bawah sinar UV, mengurangi fouling.
• Membran antifouling : Modifikasi hidrofilik (mis., Cangkok alkohol polivinil) atau komposit nanomaterial (mis., Graphene oksida) meminimalkan protein/adhesi koloid.

5. Skenario Aplikasi dan Pedoman Pemilihan

6. Tren masa depan

• Inovasi material : Membran organik hibrida dan membran biopolimer biodegradable.
• Operasi Cerdas : Pemantauan real-time berbasis IoT dari tekanan fluks dan transmembran untuk mengoptimalkan siklus pembersihan.
• Pemulihan sumber daya : Integrasi dengan distilasi membran (MD) atau forward osmosis (FO) untuk nol cairan debit (ZLD) dan ekstraksi sumber daya.

Ringkasan

Teknologi membran air limbah (MF, UF, NF, RO, MBR, dll.) Menangani beragam kebutuhan pemisahan berdasarkan kualitas air, tujuan perawatan, dan biaya. Kemajuan di masa depan akan fokus pada bahan dengan daya tahan yang ditingkatkan, sistem cerdas, dan pemulihan sumber daya untuk mencapai solusi yang berkelanjutan dan hemat energi.