Central oparbejdning af galvanisk affald
Renere Teknologi Katalog9. Ultra- og mikrofiltrering
9.1. Praktiske anvendelsesområder
9.2. Nye anvendelsesområder
9.3. Hvad er membranfiltrering?
9.4. Erfaringer, fordele og ulemper
9.1 Praktiske anvendelsesområder
Tabellen indeholder de dokumenterede anvendelsesområder for ultra- og mikrofiltrering inden for metaloverfladebehandling.
Tabel 8
| Methode | Anvendelsesområde |
| Ultra- filtrering |
|
| Mikro- filtrering |
|
9.2 Nye anvendelsesområder
Der findes mange idéer om anvendelse af UF og MF inden for metaloverfladebehandling. Nogle af idéerne er prøvet i praksis, men visse tekniske problemer mangler endnu at blive løst, før metoden kan anbefales bredt. Andre anvendelsesområder er endnu kun på idéstadiet.
Her skal nævnes nogle fremtidige muligheder:
- Regenerering af fremkalderbade og resiststripningsbade til fremstilling af printkort.
- Rensning og recirkulering (kombineret med RO) af skyllevand i den fotografiske industri.
- Rensning og recirkulation (kombineret med RO) af spildevand fra kemiske fældningsanlæg for tungmetaller.
- Rensning og regenerering af phosphateringsbade.
- Rensning og regenerering af vibrationspoleringsvand.
9.3 Hvad er membranfiltrering?
Ultra- og mikrofiltrering benævnes også membranprocesser. Her anvendes filtre med meget fine "huller", som gør det muligt at adskille små molekyler fra store. Membranerne er oftest af kunststof, men også keramiske membraner samt membraner af kulstof kendes. Membranerne kan være formet som rør, plader eller spiralvundne baner. En hyppig anvendt type består af små strenge (spaghetti rør), der samles i et større rør, som kaldes et modul.
Ved ultrafiltrering (UF) kan porestørrelsen i membranen variere fra 0,001mm til 0,1mm. Ved UF kan frasepareres stoffer med molekylvægte fra 500-300.000. MCT- værdien (Molecule cut-off) for en membran er den molekylstørrelse, som netop holdes tilbage af membranen. Porestørrelsen ved mikrofiltrering (MF) er typisk 0,1-0,5mm. Ved MF kan frasepareres stoffer med molekylvægte fra 300.000 til 1.000.000. Erfaringen viser, at man kan fraseparere mineralolie ved både UF og MF.
Normalt passerer væsken hurtigt hen over membranen (cross flow), hvorved en del vand med opløste salte presses igennem membranens porer. Dette vand kaldes permeatet. Vand med tilbageholdte partikler løber tilbage til det oprindelige reservoir og bliver filtreret endnu engang. Dette vand kaldes koncentrat. Flowet tilvejebringes af en pumpe, der kan yde det nødvendige tryk. Ved UF arbejdes typisk med tryk på 2-15 bar, og ved MF anvendes typisk 2-6 bar.
Figur 7
Princip for membranfiltrering
Den hurtige væskehastighed hen over membranen har blandt andet til formål at forhindre partikler i at sætte sig fast på membranens inderside. Hvis der bliver for kraftige belægninger på membranen eller i porerne, reduceres permeatflowet, og til sidst risikerer man, at membranen stoppe helt til.
Den store hastighed er som regel ikke nok til at forhindre tilstopning. Derfor kan de fleste anlæg lave backflush - en slags returskyl, hvor man kortvarigt (1-5 sekunder) trykker permeat den modsatte vej gennem membranen. Ved passende hyppig backflush kan man løsne de begyndende belægninger og derved opretholde et højt permeatflow i lang tid.
Tilstopninger skyldes ikke altid tilstedeværende partikler i vandet. Undertiden dannes partiklerne først i membranen ved en kemisk udfældning. Dette fænomen kan være særlig vanskeligt at løse selv ved høj cross flow og hyppig backflush.
Når man ikke mere kan holde det ønskede permeatflow, vil en kemisk rensning af membranen være påkrævet. Ved rensning af membraner, der benyttes til olieseparation, skal der normalt anvendes en passende sæbeopløsning. Hvis membranen derimod anvendes til partikelseparering, vil det ofte være nødvendigt at anvende kemiske midler, der kan opløse og/eller løsne partiklerne. F.eks. anvendes syre til opløsning af metalhydroxider. Trinvis rensning med flere forskellige typer kemikalier kan undertiden være nødvendigt for at få fjernet al belægning.
9.4 Erfaringer, fordele og ulemper
9.4.1 Olieseparation
Både UF og MF kan anvendes til fraseparering af olie i spildevand og procesbade. Metoden er specielt egnet til fraseparering af emulgeret olie, hvor oliepartiklerne kan være så små som 1-5mm. Metoden har vundet stor praktisk udbredelse til rensning af olieemulsioner, hvor mange andre metoder volder problemer.
| Affedterbade | Ved rensning af affedterbade kan olien fjernes fra badet,
når det filtreres i et UF eller et MF. Badets øvrige komponenter som phosphater,
carbonater og natriumhydroxid løber igennem membranen, og disse stoffer føres derfor med
permeatet tilbage til affedterbadet. Silikaterne udgør et særligt problem, da de løbende vil udfældes i membranen. Silikater er normale bestanddele i de grove affedterbade (f.eks. i en ludkoger), er anvendes til fjernelse af olie, fedt og andet skidt fra emnerne. Silikaternes opgave er at være bærer for smudspartiklerne. Noget tyder på, at silikatudfældninger kun forekommer i affedterbade, der blandes op af postevand. Disse bade udfælde calcium- og magnesiumsilikater, idet calcium og magnesium tilføres med postevandet. Det må derfor frarådes at etablere regenerering af affedterbade med silikater, hvis badene opblandes med postevandet. Silikater kan også godt undværes i affedterbade, der løbende renses. Smudspartiklerne fjernes nemlig fra badet sammen med olien ved membranfiltrering. Tensider udgør et problem, idet nogle tensider tilbageholdes af membranen. Derfor bør så vidt muligt vælges en tensidblanding, der kan gå igennem membranen og genvindes. Det kan afprøves på forhånd ved et laboratorieforsøg med den aktuelle membran og tensidopløsning. Selv om de rene tensider kan passere membranen, vil der alligevel gå nogle tensider tabt, når man renser et forurenet bad, fordi de bindes til den olie, som tilbageholdes. Alligevel er det en fordel af regenerere et affedterbad, fordi badet holdes rent, og de inaktive (forbrugte) tensider fjernes. Affedtningen bliver herved mere effektiv og ensartet, og man slipper for at kassere store mængder brugt affedterbad. Samtidig bliver olieudslæbet til skyllevandet reduceret svarende til det lavere olieindhold i selve badet. Affedterbadets levetid vil normalt kunne forlænges med 5-10 gange eller endnu mere på denne måde. Hvis tensiderne er næsten 100% regenererbare med den aktuelle membran, vil en løbende rensning og regenerering af badet kunne anbefales. Hvis tensiderne delvis fjernes af membranen, bør badet renses portionsvis, når et passende forureningsniveau er nået i badet. Herefter skal badet spædes op med de manglende tensider, før det atter tages i brug. Også ved den løbende regenerering vil det være nødvendigt at spæde op med tensider i takt med, at tensider fjernes med olien. Dette vil normalt kunne styres rutinemæssigt i forhold til produktionens størrelse. Når der regenereres, har man behov for at kunne dosere tensider og uorganiske affedtningskemikalier hver for sig. Anvendes 1-komponent affedtningsmidler, vil man efterhånden få en overdosering af uorganiske kemikalier, hvis der doseres, når badet mangler tensider. En dosering ud fra ledningsevnen er således ikke mulig. Et stort antal undersøgte tensider og affedtningskemikalier bekræfter, at man som ventet opnår bedre regenerering af tensiderne ved MF end ved UF. Det skyldes de større porer, der tillader passage af større molekyuler end i et UF. Derfor må man generelt anbefale MF til regenerering af affedterbade. |
Spildevand |
Olieholdigt spildevand kan renses ved UF og MF, og vandet kan genbruges i et vist omfang. Da man ikke kan fjerne opløste salte ved denne rensemetode, må vandet yderligere renses ved omvendt osmose eller ionbytning, hvis vandet skal kunne recirkuleres fuldt ud. Anvendes omvendt osmose er det principielt muligt at anvende koncentratet til opspædning af selve affedterbadet. |
9.4.2 Filtrering
Når det gælder filtrering med det formål at fjerne en større mængder partikler, er MF normalt at foretrække frem for UF, men tl visse opgaver har UF dog vist sig at være bedst i praksis.
| Procesbade | Mikrofiltrering af procesbade er principielt muligt, men metoden har til dato ikke fået nogen større udbredelse, da den er forholdsvis dyr sammenlignet med mere traditionelle filtreringsmetoder. |
Spildevand |
Mikrofiltrering af skylle- og spildevand er et oplagt område, som allerede har vundet betydelig udbredelse mange steder i industrien. Der findes i dag special MF til fraseparering af udfældede tungmetaller. Med et sådant MF kan man på én gang erstatte en traditionel bundfældningstank, et sandfilter og en slamtykner. Alle tre funktioner klares af dette specielle MF. Når man anvender mikrofiltrering i forbindelse med kemiske fældningsanlæg for tungmetaller, kan det filtrerede vand også anvendes til skylning efter forbehandlingsbade. Det filtrerede vand kan eventuelt bagefter renses ved omvendt osmose og genbruges til skylleprocesser, hvor der kræves meget rent vand. |
|
|