ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Технология обратного осмоса и ультрафильтрации из "Водоподготовка в энергетике " Понятие обратный осмос показывает обратимость естественного (прямого) осмоса. Последний характеризуется самопроизвольным переходом растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор. Проиллюстрируем процессы прямого и обратного осмоса схемой, приведенной на рис. 5.1. Если чистую воду и водный раствор какого-либо неорганического вещества поместить в два отсека по обе стороны полупроницаемой мембраны, способной пропускать только молекулы Н2О, то в такой системе будет наблюдаться следующее. Из-за разности давлений (концентраций) молекул Н2О в разных отсеках происходит переход молекул воды в объем с их меньшей концентрацией, т.е. в отсек солевого раствора, объем которого постепенно увеличивается, раствор разбавляется, разность давлений уменьшается, тормозя дальнейший перенос молекул Н2О. В состоянии равновесия уровни в обеих частях ячейки не будут изменяться, а установившееся гидростатическое давление определяется как осмотическое давление раствора (рис. 5.1, б). [c.168] С — концентрация растворенного вещества, г/дм М — масса 1 моль растворенного вещества, г. [c.169] Для хорошо растворимых веществ в разведенных растворах диссоциацию можно считать полной, и в этих случаях коэффициент Вант-Гоффа можно использовать как целое число, соответствующее числу образовавшихся ионов (например, для Na l i = 2). [c.169] Если со стороны раствора приложить внешнее давление, превышающее осмотическое, то скорость перехода молекул воды из раствора через полупроницаемую мембрану будет большей, чем в раствор. Это приведет к получению чистой воды в отсеке за мембраной и концентрированию примесей в растворе, к которому приложено внешнее давление (рис. 5.1, в). Принципиальная схема обратноосмотической установки приведена на рис. 5.2. [c.169] Обратный осмос и ультрафильтрация принципиально отличны от процессов фильтрования, так как при их реализации образуется не осадок, как при фильтровании, а лишь два раствора с различными концентрациями примесей. Однако для достижения длительного срока службы полупроницаемых мембран необходима предварительная достаточно полная очистка воды от коллоидных и грубодисперсных примесей. [c.170] Механизм осмотических и ультрафильтрационных процессов базируется на капиллярно-фильтрационной модели, согласно которой в полупроницаемой мембране имеются поры диаметром, достаточным для прохода молекул воды (5 g 0,276 нм), но недостаточным для прохождения гидратированных ионов (5 0,5 нм) и молекул растворенных веществ. Из-за невозможности создания мембран с одинаковыми размерами пор (изопористых) в промышленных мембранах имеется часть более крупных пор, через которые могут проникать гидратированные ионы, что снижает селективность (избирательность) процессов переноса. Опыт эксплуатации установок обратного осмоса (табл. 5.1) показал, что порядок задержки ионов полупроницаемыми мембранами соответствует ряду селективности обмена ионов на ионитах, т.е. связан с возрастанием степени гидратации ионов. [c.170] Проницаемость зависит от состава обрабатываемого раствора, внешнего давления и типа мембраны. [c.172] Следует отметить, что увеличение селективности мембран как типа МГА на основе ацетилцеллюлозы, так и типа МГП на основе ароматических полиамидов неизбежно приводит к снижению их проницаемости (табл. 5.3), поэтому при практическом их использовании учитываются эти альтернативные свойства. [c.173] Для ультрафильтрации применяются полиэлектролитные мембраны, которые по структуре аналогичны обратноосмотическим мембранам, но имеют относительно большой диаметр пор (более 150 нм). [c.173] Поэтому, если = 75 %, то = 4С . Оптимальное значение ф может быть определено на основе химического анализа исходной воды, выбора метода ее предочистки, характеристик и технологии очистки собственно мембран. [c.174] Современные промышленные обратноосмотические установки выпускаются двух типов со спиралевидными (рулонными) мембранами и с мембранами в виде полых волокон с внутренним диаметром от 25 до 80 мкм. Установки состоят из большого числа модулей, которые соединяются в блоки по определенной схеме. В аппарате рулонного типа (рис. 5.4) мембраны размещаются по границам слоев поропластов (рис. 5.5), один из которых 5 предназначен для подвода исходной воды к мембране, а другой 4 — для отвода фильтрата. [c.174] Каждый рулон образует рулонный фильтрующий элемент (РФЭ). Такие РФЭ располагаются в кожухе, по оси которого установлена перфорированная трубка для отвода фильтрата. Из таких модулей собирается аппарат заданной производительности. Исходная вода под давлением подается через распределительное устройство в кожух к разделяющим слоям поропласта, просачивается через мембрану и стекает по внутреннему слою поропласта (дренажи) к перфорированной трубке. Для исключения попадания концентрата в фильтрат концы каждых двух мембран склеивают. [c.175] Модуль с U-образной укладкой полых волокон (рис. 5.6), являющихся полупроницаемыми мембранами, состоит из цилиндрического корпуса, имеющего щтуцера для подвода исходной воды и отвода фильтрата и концентрата. Концы волокон, находящиеся в эпоксидном замке, открыты, и через них из центрального канала фильтрат попадает в сборную камеру и выводится из модуля. Сырая вода под давлением распределяется радиально и по всей длине модуля. Характеризуя модуль типа Пермасен В-9 , отметим, что при длине корпуса 1,2 м и диаметре 0,25 м он содержит несколько сотен тысяч полых волокон из полиамида с наружным/внутренним диаметром 85/42 мкм, которые при селективности 90 % обеспечивают производительность 2,2 м /ч при коэффициенте выхода фильтрата 75 %. [c.175] Вернуться к основной статье