Очистка воды обратным осмосом

Обратным осмосом и ультрафильтрацией называют процессы фильтрования растворов через полупроницаемые мембраны, избирательно пропускающие растворитель и полностью или частично задерживающие молекулы растворенных в них веществ, под давлением, превышающим осмотическое давление.

В основе этих способов лежит явление осмоса – самопроизвольного перехода растворителя (воды) в раствор через полупроницаемую мембрану. Давление. в растворе, заставляющее растворитель переходить через мембрану, называют осмотическим. Создав над раствором давление p1, равное осмотическому, осмос прекращается и наступает состояние равновесия. Если же над раствором создать избыточное давление p2, превышающее осмотическое давление на величину p, то переход растворителя будет осуществляться в обратном направлении и тогда процесс называют обратным осмосом.

	Механизм фильтрования через пористую мембрану объясняется тем, что поры такой мембраны достаточно велики, чтобы пропускать молекулы растворителя, но слишком малы, чтобы пропускать молекулы растворенных веществ. При обратном осмосе отделяются частицы, размеры которых не превышают размеров молекул растворителя. При ультрафильтрации размер отделяемых частиц на порядок больше. В процессе ультрафильтрования мембраной задерживаются высокомолекулярные вещества, а низкомолекулярные вещества и растворитель свободно проходят через поры мембраны. При обратном осмосе мембраной задерживаются как высокомолекулярные вещества, так и большая часть низкомолекулярных веществ, а проходит через поры мембраны только почти чистый растворитель.
	На рис. 5.11 приведена принципиальная схема аппарата для гиперфильтрации. Полупроницаемая мембрана делит объем аппарата на проточную часть и камеру очищенной воды. При удалении молекул воды из проточной части, где создается избыток давления, концентрация раствора возрастает, и образуется рассол (концентрат). Избыточное (по сравнению с осмотическим) давление зависит от типа мембран и от солесодержания исходной воды. Если содержание растворенных примесей находится в пределах 2…5 г/л, избыток давления принимается 0,5…1,0 МПа, при содержании до 20…30 г/л – 5…10 МПа. Современные мембраны из композитов позволяют существенно снизить избыток давления.

Для проведения процесса применяют непористые – динамические и диффузионные мембраны, представляющие собой квазигомогенные гели, и пористые мембраны в виде тонких пленок, изготовленные из полимерных материалов. Наиболее распространены полимерные мембраны из ацетатцеллюлозы, полиэтилена, политетрафторэтилена, пористого стекла.

Полупроницаемая мембрана состоит из активного слоя с отверстиями (порами) и подложки.

В зависимости от ионного состава воды и требуемой селективности можно подобрать тип мембран и правильно выбрать параметры процесса: рабочее давление и температуру воды.

Достоинства метода: отсутствие фазовых переходов при отделении примесей; возможность проведения процесса при комнатных температурах без применения или с небольшими добавками химических реагентов; простая конструкция аппаратуры. Недостатки метода: явление концентрационной поляризации, т.е. рост концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны, что приводит к снижению производительности установки, степени разделения компонентов и срока службы мембран; проведение процесса при повышенных давлениях, что требует специальных уплотнений аппаратуры.

Дата добавления: 2015-09-07