Tendências de aplicação e desenvolvimento da tecnologia de separação por membrana no controle de poluentes emergentes

Com a aceleração da industrialização e da urbanização, um número crescente depoluentes emergentesforam detectados no ambiente. Esses poluentes são frequentemente caracterizados porestruturas complexas, persistência e alto potencial de toxicidade, tornando-os difíceis de remover com métodos de tratamento convencionais. Nos últimos anos, a tecnologia de separação por membranas emergiu como uma solução chave, devido à suaalta eficiência, seletividade, simplicidade operacional e sustentabilidade, e mostra amplas perspectivas de aplicação na proteção ambiental

Os poluentes emergentes incluem principalmentepoluentes orgânicos persistentes (POPs), produtos químicos-desreguladores endócrinos (EDCs), antibióticos e microplásticos. Eles estão amplamente presentes na água, no solo e no ar, com persistência significativa e potencial de bioacumulação. Por exemplo, o bisfenol A (BPA) e os ftalatos, plastificantes habitualmente utilizados, podem perturbar os sistemas endócrinos, afectando a reprodução e a imunidade; os compostos perfluorados (PFCs) são altamente resistentes à degradação e se acumulam nos ecossistemas, representando riscos de longo-prazo para a saúde humana. À medida que as tecnologias de monitoramento avançam, o escopo dos poluentes emergentes continua a se expandir, criando uma demanda urgente por estratégias de remoção eficientes.

A tecnologia de separação por membrana utiliza opermeabilidade seletiva de membranas semi{0}}permeáveispara separar, purificar ou concentrar misturas. Com base no tamanho dos poros e no mecanismo de separação, pode ser categorizado da seguinte forma:

• Microfiltração (MF):tamanho de poro 0,1–10 μm, remove partículas suspensas e bactérias;
• Ultrafiltração (UF):tamanho de poro 0,01–0,1 μm, intercepta vírus e macromoléculas;
• Nanofiltração (NF):tamanho de poro 1–10 nm, remove íons divalentes e pequenas moléculas orgânicas;
• Osmose Reversa (RO):tamanho dos poros<1 nm, capable of removing almost all dissolved salts and organic contaminants.

Entre estes, NF e RO são especialmente eficazes na remoção de vestígios de poluentes orgânicos, metais pesados ​​e microplásticos.

1) Tratamento de Água

A separação por membrana é amplamente aplicada empurificação de água potável, tratamento de águas residuais industriais e reutilização de água. Por exemplo,biorreatores de membrana (MBRs)integrar membranas com processos biológicos, aumentando a eficiência do tratamento de águas residuais e removendo com eficácia resíduos farmacêuticos e microplásticos.

2) Purificação do Ar

Na purificação do ar, a tecnologia de membrana abordacompostos orgânicos voláteis (VOCs), partículas finas (PM2,5/PM10) e gases tóxicos. As membranas de nanofibras e funcionalizadas têm demonstrado excelente desempenho na captura de VOCs e partículas, fornecendo novas soluções para controle de emissões industriais e purificação do ar interno.

3) Remediação do Solo

A separação por membrana remove poluentes do solo atravésseparação física e adsorção química. As membranas NF são eficazes na eliminação de metais pesados, enquanto as membranas UF são adequadas para separar poluentes orgânicos, tornando-as valiosas em projetos de remediação de solos

Vantagens:

Alta eficiência:Remove eficazmente vestígios e poluentes persistentes;

Eco-amigo do ambiente e economia-de energia:Opera em condições amenas com baixa poluição secundária;

Flexibilidade:O design modular adapta-se a diferentes escalas de tratamento;

Diversidade de materiais:Várias membranas adaptadas para contaminantes específicos.

Desafios:

Incrustação da membrana:Fluxo reduzido, custos mais elevados e vida útil mais curta;

Limitações materiais:As membranas atuais ainda enfrentam restrições em termos de resistência química e resistência à incrustação;

Demanda de energia:Processos de alta-pressão consomem energia significativa, exigindo maior otimização

1. Materiais avançados de membrana:Nanomateriais, materiais 2D (por exemplo, grafeno) e membranas compostas são pontos críticos de pesquisa, oferecendo maior seletividade e resistência à incrustação.
2. Processos Híbridos:A combinação da separação por membrana com biodegradação, oxidação avançada e adsorção permite a remoção sinérgica de poluentes.
3. Soluções Verdes e Inteligentes:As futuras membranas enfatizarão a auto-limpeza, a operação com baixo- consumo de energia e projetos sustentáveis.
4. Políticas e motivadores de mercado:Políticas como a da ChinaPlano de Ação para Controle de Poluentes Emergentese a UEDiretiva-Quadro da Águaestão acelerando a adoção em larga-escala de tecnologias de membrana

A tecnologia de separação por membranas está se tornando umaferramenta fundamental no controle de poluentes emergentes. Ele demonstrou notável eficácia em aplicações na água, no ar e no solo, particularmente na remoção de vestígios e contaminantes persistentes. Olhando para o futuro, as inovações em materiais, sistemas híbridos e eficiência energética impulsionarão a próxima fase de desenvolvimento. Com padrões ambientais globais mais rigorosos e a crescente conscientização pública, espera-se que a separação por membranas desempenhe um papel cada vez mais central na indústria ambiental.