ГЛАВА 2. Технологии мембранного разделения. Очистка воды мембранная
Мембранные технологии очистки воды
Мембранные технологии активно применяют как для очистки питьевой воды, так и для промышленной водоподготовки. Фильтрующие элементы мембранного типа изготавливают из однородных материалов с одинаковым размером пор. За счёт этого достигается стабильно высокое качество очистки воды. К тому же такие установки компактны, технологичны и не требуют высоких эксплуатационных затрат.
Водоочистное оборудование мембранного типа подбирается в зависимости от результатов анализа воды и требований к её качеству.
Микрофильтрационная технология водоочистки
В процессе микрофильтрации на поверхности мембраны задерживаются нерастворённые примеси размером от 0,1 до 1,0 мкм.
Специалисты компании «Комплексные решения» для микрофильтрации воды рекомендуют устанавливать фильтры с промывными мембранами из структурированного титана. Они успешно эксплуатируются как для промышленной водоподготовки, так и для бытовой очистки питьевой воды. Титановый фильтроэлемент не поддаётся коррозии и деформации, не боится износа и повреждений от механических частиц в воде, инертен к различным веществам и безопасен для использования человеком. Срок службы составляет более 10 лет. Структурированное покрытие из частичек титана задерживает на поверхности мембраны все примеси размером до 0,1 мкм, включая микроорганизмы (размер самой маленькой бактерии 0,2-0,3 мкм). Промывка фильтра осуществляется обратным гидроударом очищенной воды из гидробака или, при установке двух фильтров в параллель, очищенной водой из паралельного фильтра. После чего все накопленные загрязнения сбрасываются в канализацию.
Микрофильтрация применяется для:
- Удаление различных коллоидных и взвешенных частиц;
- Промышленной водоподготовки и обеспечения технологических процессов на производстве;
- Очистки воды до питьевого качества.
- Очистки воды от иловых отложений и биомасс;
- Экстракции разлагающихся органических молекул из кислот, оснований и солей;
Ультрафильтрационная технология водоочистки
При ультрафильтрации вода продавливается через мембраны с разным давлением по обе стороны. Размер пор фильтрующего элемента варьируется от 0,01 до 0,1 мкм. Задерживает на поверхности мембраны различные взвеси, коллоиды, крупные органические молекулы и бактерии.
Ультрафильтрация применяется для:
- Очистки жидкости от механических частиц различных фракций, взвесей, коллоидов и бактерий;
- Подготовки воды для технологических процессов производства;
- Обезжиривания молока, осветление соков и т.п. в пищевой промышленности;
- Тонкой очистки воды до питьевого качества;
- Отделения макромолекулярных компонентов от раствора;
- Водоподготовки на вход в установку обратного осмоса.
Нанофильтрационная технология водоочистки
Нанофильтрация относится к баромембранным процессам очистки воды сходным с обратным осмосом. Удаляет из воды многозарядные ионы, молекулы и вирусы размером от 0,001 до 0,01 мкм.
Нанофильтрация применяется для:
- Очистки предварительно отфильтрованных стоков во вторичном использовании или оборотного водоснабжения;
- Снижения ионов солей жёсткости в воде;
- Высокоселективного удаления общего органического углерода из обрабатываемой жидкости;
- Предварительной обработки морской воды перед опреснением;
- Осветления жидкости.
Технология обратного осмоса для водоподготовки
Технологию обратного осмоса применяют в основном для получения практически идеальной дистиллированной воды. Жидкость проходит под давлением через полупроницаемую мембрану, разделяясь на концентрат (примеси в воде) и пермеат (вода, растворитель). Размер пор фильтроэлемента соответствует размеру молекулы воды – менее 0,0001 мкм.
Установки обратного осмоса применяют для:
- Получения технологической воды на производстве;
- Очистки и стерилизации медицинских и фармакологических растворов;
- Опреснения морской или избыточно минерализованной воды;
- Умягчения жёсткой воды;
- Повышения концентрации продуктов питания и напитков в пищевой промышленности.
Установки обратного осмоса сегодня активно используются не только для промышленности и лабораторий, но и в быту. Нередко их устанавливают под мойку для получения питьевой воды. Однако специалисты находят такое применение нецелесообразным. Обратноосмотические мембраны очень чувствительны к некоторым веществам и механическим частицам в воде. Они легко забиваются или поддаются повреждениям. Поэтому эксплуатация обратноосмотических мембран требует предварительной водоподготовки. Также для улучшения вкусовых качеств очищенной обратным осмосом воды и выравнивания её минерального состава, рекомендуется дополнительно устанавливать минерализатор.
voda.kr-company.ru
Установка мембранной очистки воды
Изобретение относится к очистке воды с помощью мембран, в частности к средствам очистки высокомутных природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для пищевой и других отраслей промышленности. Установка мембранной очистки воды содержит емкость исходной воды, насос подачи исходной воды, батарею мембранных аппаратов, линии отвода концентрата и фильтрата, насос подачи фильтрата, герметичный сосуд, нижняя часть которого сообщается с всасывающей и нагнетательной линиями насоса подачи исходной воды, верхняя часть герметичного сосуда снабжена воздухозаборным патрубком с обратным клапаном и через воздухопровод сообщается с патрубками подвода исходной воды мембранных аппаратов, а на линии подачи исходной воды установлен дроссель. Изобретение направлено на повышение эффективности регенерации мембранных аппаратов при значительном снижении объема очищаемой воды, увеличение межрегенерационного периода, упрощение конструкции. 1 ил.
Изобретение относится к очистке воды с помощью мембран, в частности к средствам очистки высокомутных природных вод с целью использования их в хозяйственно-питьевом водоснабжении, в пищевой и других отраслях промышленности.
Известна установка для очистки воды (пат. РФ №2155165, кл. С02F 9/00), содержащая нагнетающий насос, два ультрафильтрационных аппарата, озонатор и сорбционный фильтр. Регенерация ультрафильтров этой установки выполняется поочередной промывкой одного аппарата фильтратом другого аппарата, подаваемым под остаточным напором противотоком через поры отмываемого аппарата с отводом промывной воды через концентратную линию. Недостатком является невысокая эффективность регенерации, что обусловлено низким остаточным напором отмывающего обратного потока: напор, создаваемый нагнетающим, насосом, теряется сначала на преодоление трансмембранного сопротивления в аппарате, нарабатывающем фильтрат, потом снижается на ту же величину, преодолевая обратное трансмембранное сопротивление в отмываемом аппарате, и только затем ослабленный поток взаимодействует с отложениями загрязнений на рабочей поверхности мембран и входах в их поры.
Известно устройство для ультрафильтрации (пат. РФ №2228788, кл. B01D 61/14, 61/18), содержащее мембранный аппарат с фильтрующими элементами, линию подачи исходной жидкости с вибрирующим устройством, линии отвода концентрата и фильтрата с запорными органами и средство для промывки мембран фильтрующих элементов, выполненное в виде гидропневматического аккумулятора, присоединенного к линии отвода фильтрата трубопроводом с обратным клапаном, и вибрационного прерывателя, соединенного с гидропневматическим аккумулятором входной линией и выходной - с линией отвода фильтрата между мембранным аппаратом и трубопроводом гидропневматического аккумулятора. При снижении производительности мембран в результате накопления отложений осуществляется обратноточная промывка. Линию отвода фильтрата перекрывают, давление фильтрата возрастает, воздух в гидропневмоаккумуляторе сжимается фильтратом. После остановки рабочего насоса сжатый воздух через прерыватель воздействует на фильтрат, оставшийся в линии и фильтратотводящей зоне мембранного аппарата, и выталкивает его небольшими порциями в обратном рабочему направлении.
Недостатками устройства являются весьма ограниченное количество остаточного фильтрата и толкающего его сжатого воздуха, а также снижение давления сжатого воздуха при его расширении по мере выталкивания фильтрата и соответственно падение напора фильтрата к концу отмывки. В результате не обеспечиваются длительность и эффективность промывки, достаточные для удаления отложений, обладающих сколько-нибудь существенной адгезией к мембранам.
Известен принятый в качестве прототипа способ очистки воды и мембранная установка для его осуществления (пат. РФ №2112747, кл. С02F 1/44, 9/00, В01D 61/22). Мембранная установка для очистки воды содержит насос для подачи исходной воды, четырехходовой кран, батарею разделительных аппаратов на основе половолоконных или трубчатых микро- или ультрафильтрационных мембран, линию подвода исходной воды, линию отвода концентрата с запорным клапаном и установленной параллельно ему диафрагмой, линию отвода фильтрата с запорным клапаном. Установка снабжена накопительной емкостью фильтрата, промывочным насосом, соединенным всасывающим патрубком с накопительной емкостью фильтрата, а напорным патрубком - с линией отвода фильтрата. Способ очистки воды включает стадию фильтрования воды на мембранной установке и стадию регенерации установки, причем на стадии фильтрования в батарею разделительных аппаратов подают исходную воду, отвод концентрата осуществляют через диафрагму, при этом закрывают запорный клапан на линии отвода концентрата и открывают запорный клапан на линии отвода фильтрата, на стадии регенерации включают промывочный насос, закрывают запорный клапан на линии отвода фильтрата, а запорный клапан на линии отвода концентрата попеременно открывают и закрывают.
Устройство по патенту РФ №2112747 позволяет организовать более длительный и интенсивный обратный поток фильтрата при регенерации мембранных аппаратов, чем устройства по патентам РФ №2155165 и №2228788. Однако для эффективной отмывки мембран от загрязнений, обладающих адгезией как к материалу мембран, так и между частицами отложений на поверхности мембран, недостаточно только обратного потока фильтрата, требуется также интенсивное воздействие потока вдоль мембран, смывающего и уносящего загрязнение из мембранных аппаратов по линии отвода концентрата. Для полной регенерации мембран и восстановления их производительности в этом случае недостаточно чисто гидравлического воздействия.
Изобретение направлено на повышение эффективности регенерации мембранных аппаратов при значительном снижении объема очищаемой воды, увеличение межрегенерационного периода, упрощение конструкции.
Поставленная цель достигается тем, что установка мембранной очистки воды, содержащая насос подачи исходной воды, батарею мембранных аппаратов, линию отвода концентрата, на которой параллельно установлены регулирующий кран и запорный клапан, линию отвода фильтрата, соединенную через запорный клапан с баком сбора фильтрата, насос подачи фильтрата, нагнетательный трубопровод которого соединен через запорный клапан с линией отвода фильтрата, согласно изобретению оснащена герметичным сосудом, нижняя часть которого через всасывающий и нагнетательный трубопроводы с запорными клапанами сообщается со всасывающей и нагнетающей линиями насоса подачи исходной воды, верхняя часть герметичного сосуда снабжена воздухозаборным патрубком с обратным клапаном и через воздухопровод с запорным клапаном сообщается с патрубками подвода исходной воды мембранных аппаратов, а на нагнетающей линии насоса подачи исходной воды между ее соединением с нагнетательным трубопроводом герметичного сосуда и батареей мембранных аппаратов установлен дроссель.
На чертеже представлена принципиальная схема установки мембранной очистки воды.
Установка содержит емкость исходной воды 1, насос подачи исходной воды 2, батарею мембранных аппаратов 3 (в данном случае - половолоконных ультрафильтров), имеющую линию 4 отвода концентрата, на которой параллельно установлены регулирующий кран 5 и нормально закрытый запорный клапан 6, линию 7 отвода фильтрата, соединенную через нормально открытый запорный клапан 8 с баком фильтрата 9, насос подачи фильтрата 10 через нормально закрытый клапан 11 соединен с линией 7 отвода фильтрата, а через нормально открытый клапан 12 соединен с линией подачи фильтрата потребителям, герметичный сосуд 13, нижняя часть которого через трубопроводы всасывающий 14 и нагнетательный 15 с нормально закрытыми запорными клапанами 16 и 17 соединена соответственно со всасывающей и нагнетающей линиями насоса 2, а верхняя часть сосуда 13 снабжена воздухозаборным патрубком 18 с обратным клапаном 19 и через воздухопровод 20 с нормально закрытым клапаном 21 сообщается с патрубком подвода исходной воды мембранных аппаратов 3. На нагнетающей линии насоса 2 между ее соединением с нагнетательным трубопроводом 15 и батареей мембранных аппаратов 3 установлен дроссель 22.
Исходную воду из емкости 1 насосом 2 подают в батарею мембранных аппаратов 3. Концентрат сбрасывают через линию 4 отвода концентрата с регулирующим клапаном 5, обеспечивающим поддержание необходимого давления в мембранных аппаратах. Фильтрат по линии 7 отвода фильтрата поступает в бак фильтрата 9, откуда насосом 10 подается потребителям. После того, как производительность установки в результате отложения загрязнений на мембранах снизится до заранее заданного значения, проводят регенерацию мембранных аппаратов. При переходе в режим регенерации и на протяжении регенерации насос подачи исходной воды 2 остается включенным. Открывают клапан 16, при этом оставшаяся после предыдущей регенерации вода отсасывается из сосуда 13 насосом 2 и сосуд 13 через обратный клапан 19 заполняется атмосферным воздухом. По сигналу датчика нижнего уровня «Н.У» в сосуде 13 клапан 16 закрывают, а клапан 17 открывают. Нагнетаемая насосом 2 по трубопроводу 15 вода сжимает порцию воздуха, заключенного в сосуде 13, до давления, развиваемого насосом 2, подпираемого дросселем 22. Затем проводят собственно регенерацию мембранных аппаратов в следующей последовательности. Закрывают клапан 8, отвод фильтрата прекращается, транзитный поток воды вдоль мембран увеличивается. Открывают клапан 6, сопротивление линии отвода концентрата резко снижается, транзитный поток воды существенно возрастает, смывая и вынося отложения загрязнений из мембранных аппаратов. Открывают кран 21, сжатый воздух из сосуда 13 подается во входные патрубки мембранных аппаратов 3, образуя в них водовоздушную смесь, еще более ускоряя и турбулизируя транзитный поток. Отрыв отложений от поверхности мембран и их вынос из мембранных аппаратов существенно усиливается благодаря воздействию высокоразвитой поверхности раздела фаз водовоздушной смеси, обусловленному силами поверхностного натяжения, гидрофильностью-гидрофобностью и другими физическими факторами. Во время вытеснения воздуха из сосуда 13 кран 17 остается открытым. Вода, нагнетаемая насосом 2, поддерживает постоянное давление и подачу сжатого воздуха в мембранные аппараты 3. По достижении водой верхнего уровня в сосуде 13 по сигналу датчика «В.У» клапаны 17 и 21 закрывают. Образование водовоздушной смеси в мембранных аппаратах прекращается. Затем закрывают клапан 12, открывают клапан 11 и насос подачи фильтрата 10 нагнетает в мембранные аппараты обратный трансмембранный поток, вымывающий загрязнения из фильтрующих пор мембран и способствующий отрыву остатков загрязнений на поверхности мембран, которые уносятся транзитным потоком. По окончании регенерации клапаны 8 и 12 открывают, клапан 6 и 11 закрывают и установка вводится в режим работы следующего фильтроцикла.
Использование водовоздушной смеси обеспечивает высокоэффективную регенерацию мембранных аппаратов, поддерживая высокую производительность установки и длительный межрегенерационный период. При этом в заявляемой установке для подачи сжатого воздуха не требуется применение компрессора, усложняющего конструкцию установки и ее обслуживание.
Установка мембранной очистки воды, содержащая насос подачи исходной воды, батарею мембранных аппаратов, линию отвода концентрата, на которой параллельно установлены регулирующий кран и запорный клапан, линию отвода фильтрата, соединенную через запорный клапан с баком сбора фильтрата, насос подачи фильтрата, нагнетательный трубопровод которого соединен через запорный клапан с линией отвода фильтрата, отличающаяся тем, что она оснащена герметичным сосудом, нижняя часть которого через всасывающий и нагнетательный трубопроводы с запорными клапанами сообщается со всасывающей и нагнетающей линиями насоса подачи исходной воды, верхняя часть герметичного сосуда снабжена воздухозаборным патрубком с обратным клапаном и через воздухопровод с запорным клапаном сообщается с патрубками подвода исходной воды мембранных аппаратов, а на нагнетающей линии насоса подачи исходной воды между ее соединением с нагнетательным трубопроводом герметичного сосуда и батареей мембранных аппаратов установлен дроссель.
www.findpatent.ru
Основные виды технологий мембранного разделения в очистке воды
2.1. Основные виды технологий мембранного разделения в очистке воды
Описанию мембранных технологий посвящено огромное количество зарубежных и отечественных публикаций, как фундаментальных и прикладных трудов [46–85], так и статей, детально описывающих нюансы поведения мембран в различных процессах. В связи с быстрым развитием данного направления ряд положений устарел. Представленные ниже сведения более соответствуют современному этапу развития мембранных технологий и основаны на большом практическом опыте их использования в разных отраслях промышленности и проведенных научных и исследовательских работах.
Как видно из табл. 1.3, практически все задачи в водоподготовке и водоочистке могут быть решены на основе мембранного разделения, что объясняется универсальностью используемого принципа. Несмотря на различия, все процессы мембранного разделения характеризуются наличием специального селективно проницаемого барьера между двумя фазами, которым является мембрана (рис. 2.1).
В простейшем (хоть и не совсем корректном) представлении мембрана – это пористая перегородка, имеющая близкие по размерам поры. В процессе фильтрования происходит задержание частиц с размерами большими, чем размер пор, в то время как фильтрат (или пермеат), содержащий частицы меньшего размера, включая молекулы растворителя, способен проходить через поры. Следует отметить, что простота этого подхода – во многом кажущаяся. Переход мембранного разделения от идеи к области практического применения стал возможным только относительно недавно после прорыва в технологиях производства мембран, разработки мембранных модулей с большой поверхностью фильтрации, усовершенствования их компоновки, организации эффективных технологий разделения и создания систем автоматического управления.
Рис. 2.1. Схема типичного мембранного процесса
Рис. 2.2. Очистка воды мембранными методами
В соответствии с таким представлением, исторически установилось деление мембранных технологий, исходя из размера и характера отделяемых примесей (рис. 2.2).
Микрофильтрация задерживает частицы размером более 0,1–1 мкм (крупные коллоиды, взвеси, бактерии). Рабочее давление – как правило, до 1–2 атм.
Ультрафильтрация отделяет частицы размером на порядок мельче – 0,01–0,1 мкм, к ним относятся коллоиды, протеины; на 4–6 порядков снижается микробиологическое загрязнение воды, задерживаются крупные органические молекулы (с молекулярной массой свыше 1000 Да).
Нанофильтрация эффективно задерживает компоненты веществ размером 0,001–0,01 мкм, органику с молекулярным весом от 500 Да. Нанофильтрация получила свое название от единицы измерения – нанометр: 1 нанометр = 10 – 9 м = 0,001 мкм. Рабочее давление – от 3 до 20 атм. Нанофильтрация удаляет цветность, органику, пестициды, соли жесткости, микробиологические загрязнения.
Обратный осмос применяется для удаления растворенных солей (рейтинг фильтрации 0,0001–0,001 мкм), органики (с молекулярным весом менее 500 Да). Рабочее давление – до 150 атм.
Электродиализ – процесс удаления из раствора ионов путем избирательного переноса их через мембраны, селективные к этим ионам, в постоянном электрическом поле.
Электродеионизация является развитием электродиализа с заполнением межмембранного пространства смешанным слоем ионитов. Применяется для глубокой доочистки воды с исходным солесодержанием не более 20–25 мг/л, что соответствует ее электропроводности 50 мкСм/см. При этих условиях можно получать воду с электрическим сопротивлением 10–18 МОм·см.
Мембранная дегазация – удаление из воды растворенных газов (О2 , СО2 и др.). Используются специфические мембраны, которые пропускают газы, но не пропускают воду. За мембраной создается вакуум, с помощью которого газы и отделяются. Используется в микроэлектронике и энергетике.
Как видно из рис. 1.4 для ряда процессов мембранного разделения размеры отделяемых примесей сравнимы с межатомными расстояниями. Соответственно, в этих случаях мембрана является, по существу, сплошной, и представление о процессе мембранного разделения как о фильтровании, становится некорректным. В силу этого в последнее время все большее признание получает деление процессов мембранной очистки по типу используемых мембран – пористых или сплошных. О первых говорят как о процессах мембранного осветления , а о вторых – как о процессах мембранного обессоливания . Такое деление отражает принципиальное различие в физике процессов переноса через мембрану .
При правильной организации процесса мембранные технологии водоподготовки обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными (табл. 2.1), что и обусловливает их все более широкое применение.
2.1. Преимущества мембранной технологии водоподготовки по сравнению с традиционными
Процесс | Мембранный | Альтернативный | Преимущества МТ |
Удаление взвесей | Микрофильтрация | Механическая фильтрация | Качество очистки. Меньшие размеры |
Умягчение воды | Нанофильтрация | Реагентное умягчение Ионный обмен | Без реагентов Кондиционные отходы |
Обессоливание воды | Обратный осмос Электродиализ | Термический Ионообменный Комбинированные методы | Минимум энергозатрат Без реагентов Кондиционные отходы |
Опреснение морской воды | Ультрафильтрация + обратный осмос | Термический | Без реагентов Кондиционные отходы |
Удаление органических загрязнений | Ультрафильтрация (реагентная) | Окисление озоном Сорбция | Минимум реагентов Кондиционные отходы |
Обеззараживание питьевой воды | Микрофильтрация Ультрафильтрация | Окисление озоном, хлором Облучение ультрафиолетом Ультразвуковая обработка | Без реагентов |
Удаление нитратов | Обратный осмос | Ионный обмен | Без реагентов |
Удаление растворенных газов | Мембранная дегазация | Химические реагенты Термические, вакуумные, атмосферные деаэраторы | Без реагентов Минимум энергозатрат Меньшие размеры |
Несмотря на кажущуюся простоту мембранных процессов, их практическое использование стало возможным только после разработки необходимых материалов, технологий изготовления мембран, специальных насосов и клапанов, систем автоматизации и т.п. В результате для реализации идеи потребовалось несколько десятков лет (рис. 2.3). Причем первыми в промышленном масштабе были применены, казалось бы, более сложные технологии электродиализа и обратного осмоса, для которых уровень технологии тех лет оказался достаточным. Более «простые» технологии ультрафильтрации потребовали принципиально нового уровня систем автоматизации и надежности запорной арматуры, а также отказа от привлекательного имиджа полностью безреагентных и малосточных процессов.
Наряду с неоспоримыми достоинствами, мембранные технологии в водоподготовке имеют значительные недостатки в сравнении с традиционными технологиями.
- Высокие расходы воды на собственные нужды.
- Относительно высокая (на начало XXI века) стоимость мембран.
- Высокие требования к уровню автоматизации.
- Узкий диапазон раздельного применения мембранных технологий.
- Наличие довольно жестких требований к качеству и составу воды, очищаемой с помощью мембран каждого типа.
Рис. 2.3. Разработка и применение мембранных методов в промышленности
www.mediana-filter.ru
Очистка воды мембранная - Справочник химика 21
Проведены исследования динамических мембран, получаемых на пористых графитовых трубках с добавлением в растворы гидроокиси железа [96]. При обработке радиоактивных стоков достигнуто снижение активности на 88%, а в опытах по очистке сточных вод целлюлозно-бумажных производств наблюдалась селективность (по цветности) 95,5—97,5%- Показана эффективность применения динамических мембран для очистки воды от органических веществ [97] и неорганических солей [94, 98]. [c.85] Наибольшее распространение в настоящее время обратный осмос и ультрафильтрация получили для обработки воды, прежде всего для обессоливания морских и солоноватых вод, а также промышленных и бытовых стоков. Вместе с тем успешная работа обратноосмотических и ультрафильтрационных установок во многом зависит от предварительной очистки вод, поступающих на мембранное разделение. [c.294]Следует отметить, что и для очистки сточных вод (промышленных и бытовых) мембранными методами необходима предварительная их очистка. Причем выбор схемы предобработки сточных вод зависит от конкретного типа очищаемой воды и может основываться на рассмотренных выше принципах предварительной очистки вод перед обратноосмотическим обессоливанием. [c.298]
Изучался процесс очистки воды от микроорганизмов ультрафильтрацией. Разделению подвергались растворы 6 различных типов микроорганизмов при концентрациях до 160 000 единиц на кубической миллилитр. В десяти опытах очищенная вода была полностью стерильна и лишь в одном в ней были обнаружены бактерии, что авторы объясняют возможным дефектом мембраны или случайным попаданием бактерий в систему [6]. Данные, приведенные в работе [5], показали, что на мембранах отечественного производства оказывается возможным проводить очистку сточных вод от самых различных по природе растворенных веществ. Ниже приведены примеры применения обратного осмоса и ультрафильтрации в схемах очистки сточных вод ряда производств. [c.306]
Если диализ может проходить в сосуде, разделенном одной полупроницаемой перегородкой на две части, то очистка раствора электродиализом принципиально возможна только при наличии двух полупроницаемых мембран, разделяющих сосуд на три части. При этом подлежащий очистке раствор должен находиться в средней части электродиализатора между двумя омываемыми водой мембранами. [c.202]
Данные, помещенные в табл. 26, получены у нас па кафедре коллоидной химии в трехкамерном электродиализаторе с двумя отрицательно заряженными мембранами из регенерированной целлюлозы, нанесенной на марлю ( марлин ). Из результатов этих опытов следует, что очистка воды типа морской (с большим содержанием солей) требует значительных затрат электроэнергии и поэтому не может конкурировать с обычной дистилляцией. Электродиализ же речной воды средней жесткости (воды г. Пушкина) требует затраты энергии в 8 раз меньше, чем дистилляция перегонкой, а электродиализ невской воды (с относительно малым содержанием солей) требует в 16 раз меньшего количества энергии. [c.183]
Т. обр., историч. развитие Э. привело к след, разделам совр. теоретич. Э. 1) учение о строении электролитов и их электропроводности 2) учение об электрохим. равновесиях на фанице между электродом и р-ром 3) учение о скоростях электрохим. р-ций. В конце 20 в. сложился новый самостоят. раздел Э.- учение о мембранных процессах и равновесиях на фанице двух ионных систем, в к-ром рассматриваются равновесные и неравновесные процессы, возникающие при разделении двух р-ров электролитов мембраной, избирательно пропускающей ионы. Развитие этого раздела обусловлено прежде всего тем, что многие физиол. явления в живых организмах (процессы превращения энергии, распространение нервных импульсов и др.) связаны с электрохим. св-вами мембранных систем. Помимо этого, развитие Э. мембран обусловлено широким использованием разл. типов мембран в электролизерах, в хим. источниках тока, а также в установках по очистке воды (см. Мембранные процессы разделения). Прикладная Э., опираясь на достижения теоретич. Э., разрабатывает научные основы технологии электрохим. произ-в с целью создания оптимальных условий для проведения электролиза и работы хим, источников тока. [c.466]
Для тонкой очистки воды в специальных случаях можно использовать аноды типа мембран с нанокристаллическими порами, приготовление которых описано в разделе 2. [c.73]
Процесс электродиализа осуществляется следующим образом. Катионы, двигаясь под действием электрического тока к катоду, проходят катионитовые мембраны, но задерживаются анионитовыми мембранами. Анионитовые мембраны пропускают анионы, направляющиеся к аноду, но являются преградами для катионов. В результате протекания этого процесса соли переносятся током из четных камер в нечетные, вода в четных камерах опресняется, а в нечетных рассольных камерах накапливаются соли. Так происходит процесс очистки воды от присутствующих в ней солей. [c.219]
К мембранным методам очистки воды относится также метод электродиализа, основанный на направленном движении ионов в сочетании с селективным действием мембран под влиянием постоянного электрического тока. [c.349]
Для окончательной очистки воды, в особенности, от водорастворимых примесных ионов (натрий, калий, хлорид, нитрат) все большее распространение получают коллоидно-химические методы ультрафильтрация и обратный осмос, заключающиеся фактически в разделении частиц по их размеру и заряду с помощью различных мембран. Широкое распространение для очистки воды от ионов нашли также методы ионного обмена на ионитах — природных или синтетических пористых веществах, способных заменять катионы металлов на ион водорода, а анионы — на ион гидроксила. Полученная в результате подобных очисток вода по количеству примесей не отличается от дистиллированной. [c.63]
Известно применение мембранной обработки с наложением переменного тока для очистки вод от ПАВов и определения ряда элементов. Преимуществом этого метода является минимальное загрязнение проб из-за отсутствия окисляющих реактивов и возможность совмещения подготовки пробы с определением тяжелых металлов. [c.52]
Мембранные методы. Они наиболее перспективны для тонкой очистки воды, водных растворов, сточных вод, очистки и концентрации растворов высокомолекулярных веществ. Процессы мембранного разделения зависят от свойств мембран, потоков в них и движущих сил. [c.263]
Вопросы гидратации и структурных изменений воды не менее важны и в развитии методов очистки воды от растворенных примесей, основанных на сепарации ионов за счет изменения фазового состояния воды, ионообменных реакций, протекающих на поверхности твердой фазы, использования мембранных методов и т. д. [c.23]
Разделение смесей на компоненты является одной из важнейших технологических задач и играет существенную роль во многих отраслях промышленности. Для разделения используют различные методы экстракцию, перегонку, сублимацию, ректификацию, кристаллизацию, адсорбцию, абсорбцию и др. Сравнительно недавно арсенал промышленных способов разделения пополнился еще одной группой методов, основанных на использовании полупроницаемых мембран. Мембранные методы разделения смесей быстро приобрели важное значение в некоторых разделах медицины и во многих отраслях промышленности, в том числе химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической. Особенно широко эти методы применяются для обессоливания и очистки воды, и в настоящее время уже не вызывает сомнения, что после создания необходимой производственной базы для изготовления мембран и соответствующей аппаратуры мембранные методы обработки воды станут основными в решении этой важнейшей проблемы. [c.5]
Было найдено, что при обработке некоторых сточных вод эффективным приемом очистки загрязненных мембран является кратковременное снятие давления, поэтому в системе было установлено оборудование для создания пульсирующего давления. Пульсации давления периодически (например, каждый час отключали насосы, и давление падало до О на 1-5 мин. [c.263]
Мембранные фильтры используют для анализа воды и очистки ее от микроорганизмов, выделения и концентрирования специфической микрофлоры, в том числе и вирусов, медицинских и клинических анализов, анализа воздуха и др. Исследования последних лет [369] показали, что метод ультрафильтрования непригоден для концентрирования бактерий из воды с целью последующего изучения их физиологических и биохимических свойств, так как последние изменяются в процессе фильтрования. Кроме того, значительное количество микроорганизмов связывается с мембранами. Следовательно, после концентрирования с помощью ультрафильтрования микроорганизмы ни количественно, ни функционально не эквивалентны тем, которые обитают в воде. Мембранные фильтры применяются также в промышленности, где существует острая необходимость бактериально чистой воды, главным образом в медицинской и пищевой [365, [c.197]
В процессе фильтрации воды (раствора) радиоактивное загрязнение остается на фильтре, по истечении определенного времени фильтры забиваются, и их необходимо регенерировать или захоранивать вместе с радионуклидами. Этого недостатка практически нет в методе очистки воды с помощью мембран [28]. К числу мембранных способов очистки относятся обратный осмос и ультрафильтрация. При прохождении через полупроницаемую перегородку из первого сосуда [c.211]
Очистка воды электродиализом основана на том, что в поле постоянного электрического тока катионы присутствующих в воде электролитов движутся к катоду, а анионы — к аноду. Если сосуд с водой, содержащей электролиты, разделить с помощью проницаемых для катионов и анионов перегородок (мембран) на три части — катодную, рабочую и анодную (рис. —31),— то под действием электрического тока большая часть катионов будет постепенно перенесена в катодное пространство, а анионов — в анодное пространство. Находящаяся в рабочем пространстве вода будет таким образом очищена от электролитов. [c.100]
Важным вопросом очистки воды, получаемой с верха десорбера, является извлечение из нее диэтиленгликоля. Биологическая очистка не эффективна, так как микроорганизмы не разрушают гликоль. Очистка активированным углем или с помощью полупроницаемых мембран не обеспечивает глубокого извлечения гликолей. [c.183]
Изучение С. полимерами имеет большое практич. значение ввиду широкого применения полимеров в качестве упаковочных пленочных материалов, защитных, изоляционных и отделочных покрытий, ионитов и разделительных мембран для очистки воды и т. д. Химические, механические, электрические и др. свойства полимеров зависят от природы и количества сорбата, поглощенного полимером, а характер изменения этих свойств определяется скоростью С. Проницаемость полимеров по отношению к газам, парам и жидкостям определяется сорбционной способностью и коэфф. диффузии сорбата, к-рые м. б. рассчитаны по данным сорбционных измерений. Изучение С.— эффективный метод оценки пористости волокон, пленок и ионообменных смол. Исследование С. полимерами представляет и значительный теоретич. интерес, т. к. является источником информации о структуре полимера, плотности упаковки его макромолекул, их подвижности в различных условиях, свойствах бинарных систем полимер — сорбат и др. [c.231]
Распространение получает очистка методом обратного осмоса (гиперфильтрации), при котором очищаемые стоки непрерывно фильтруются под давлением через полупроницаемые мембраны разных видов, задерживающие частично или полностью молекулы или ионы растворенного вещества. Преимущества этого способа простота аппаратуры, возможность работы при обычной температуре, очистка воды от неорганических, органических и бактериальных загрязнений, малая зависимость эффективности очистки от концентрации загрязнений, возможность использования ценных продуктов. Недостатками являются высокая стоимость мембран и их быстрая изнашиваемость. [c.201]
Первый этап очистки воды — предочистка — необходима для улучшения технико-экономических показателей последующих этапов очистки воды, а также потому, что при отсутствии предочистки применение многих методов на последующих ступенях очистки встречает значительные затруднения. Так, наличие в воде органических веществ приводит к изменению технологических свойств анионитов, способствует их старению, а следовательно, и резкому (а 4—8 раз) снижению срока службы. Присутствие в воде ионов железа в концентрации свыше 50 мкг/кг вызывает отравление мембран при очистке воды электродиализом. Неудовлетворительная очистка воды от грубодисперсных и коллоидных примесей является одной из причин образования накипей на поверхностях нагрева и ухудшения качества пара. Поэтому в настоящее время предочистке воды в схемах подготовки добавочной и подпиточной воды придается важное значение. [c.29]
МЕМБРАННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ [c.98]
При эксплуатации под влиянием высокого давления и засорения мембран их проницаемость снижается. Лучшие свежие мембраны имеют проницаемость при давлении 5,0 МПа свыше 50 кг/(м2-ч). Так как стоимость мембран составляет около 20% стоимости очистки воды в процессе обратного осмоса, вопрос о продолжительности их работы является крайне важным. В настоящее время некоторые типы мембран успешно эксплуатируются сроком до 2—3 лет. [c.102]
Применение электрофоретического концентрирования к растворам красителей показало возможность достижения высоких концентраций, при которых образуется осадок, что и приводит к отделению этого типа загрязнений от воды. Однако при этом возникают неудобства при регенерации ионообменных мембран. Более технологичны такие режимы, при которых степень концентрирования значительна, но осадок остается текучим. В этом реииме в принципе возможно создание установок непрерывного действия, не нуждающихся в регенерации. Текучий осадок и вовлекающий его в движение поток жидкости могут быть разделены на основе приемов, оправдавших себя при очистке воды на основе седиментации в тонком слое (см. раздел XVU1.4). [c.347]
Очистку воды I контура от коллоидных взвесей можно осуществить также, используя явление электрофореза. Через электродиализную ячейку с полупроницаемыми мембранами (см. рис. 52) проходит деионизованная вода, содержащая коллоидные взвеси. В зависимости от заряда частицы осаждаются на той или иной мембране и укрупняются. Через определенный промежуток времени аппарат следует остановить, смыть с мембран коллоидные осадки и удалить их в хранилище. Такой способ очистки воды I контура может оказаться весьма перспективным. Это подтвержается опытом, полученным при работе с электрофорезным фильтром, установленным на байпасной системе очистки воды в исследовательском реакторе ВВР-М Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе АН СССР [264]. Производительность фильтра 0,5 м ч, габариты 400X224X935 мм. Расстояние между электродами 1 см, число анодов, изготовленных из платинированного титана, — четыре, катодов из стали марки 1Х18Н9Т — пять. Мембранами служат чехлы из капроновой ткани. Напряжение на фильтре ПО—120 в, плотность тока 7,56 а/см . Схема включения фильтра в I контур реактора приведена на рис. 59, а эффективность работы фильтра — в табл. 39. [c.192]
По этой схеме можно перерабатывать воды, содержащие 10—15 г/л солей, и получать концентрированные растворы солей, содержащих все радиоактивные элементы, и очищенную до СДК деионизованную воду. Существенный недостаток схемы — сравнительно малое сокращение объема растворов, в которых остаются соли и радиоактивные элементы, — всего в 10—15 раз. Кроме того, по мере снижения концентрации солей в обрабатываемой воде уменьшается ее электропроводность и соответственно увеличивается оасход электроэнергии на деионизацию. В связи с этим Б. Н. Ласкорин и др. [35] считают, что применение электродиализатора с ионитовыми мембранами (диафрагмами) в его обычном исполнении нерентабельно в случае очистки вод с низким солевым составом — менее 0,3 г/л. [c.223]
Установка УОВКМ-2,5 очистки воды методом обратного осмоса на композитных мембранах собирается из отдельных цилиндрических фильтрующих модулей (рис. 11.30). [c.567]
Благодаря развитию мембранной технологии появилась возможность получать стерильную и апирогенную воду с помощью ультрафиль-трационных установок. В таких случаях в схему очистки воды включают стерилизационную установку, стерильный фильтр, установку ультрафильтрации и установку по озонированию воды, обеспечивающую дезинфекцию установок в целях предотвращения микробной контаминации в процессе циркуляции воды в емкостях для хранения. В ряде случаев, кроме электролитических озонаторов, устанавливаемых на входе в систему, используют УФ-излучатели, которые устанавливают на выходе из емкости. Комбинация методов УФ-облучения и озонирования приводит к фотолизу озона в растворе с образованием гидроксильных радикалов, вступающих в реакцию с органическими веществами, включая пирогены, с образованием диоксида углерода, воды и незначительных количеств других соединений. [c.352]
Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что существует взаимосвязь электрокинетических явлений — электрофореза, диффузиофореза, апериодического электродиффузиофореза — с механизмом формирования ДЭС коллоидных частиц, его поляризацией, характером изменения в условиях действия электрического поля и градиента концентрации электролита. Эти исследования имеют значения для решения проблемы устойчивости дисперсных систем, а также лежат в основе изучения электрофоретических, диффузиофоретических и элект-родиффузиофоретических покрытий, очистки воды от дисперсий электрокоагуляцией, обессоливания жидкости на неорганических мембранах. Особенно актуально изучение механизма формирования поверхностного заряда и структур ДЭС для технологий с использованием ионогенных ПАВ, которые, как показали исследования, оказывают существенное влияние на изучаемые процессы. Дальнейшее развитие работ в этой области должно быть направлено на проведение комплексных электроповерхностных исследований. Они важны для создания теории неравновесного ДЭС и открывают возможности для управления указанными технологическими процессами. [c.137]
Нормальное значение pH свежей сыворотки равно - 6,5. Значение pH кислой сыворотки при производстве прессованного творога имеет значение 4,5. Смещение pH от иэоэлектрической точки вызывает денатурацию протеина. При более кислых по сравнению с изоэлектрической точкой значениях pH денатурированный протеин образует агломерат, представляющий собой нерастворимое вещество. При значениях pH выше изоэлектрической точки протеин также денатурируется. Однако в щелочнь1х условиях фракшга протеина полностью растворимы. Способность протеина растворяться при высоких значениях pH среды часто используется для очистки засоренных мембран. Смещение pH при превышении предельной плотности тока, сопровождающее концентрационную поляризацию и диссоциацию воды вблизи поверхностей мембран, приводит к отложению на поверхностях мембран тонких слоев денатурированного протеина. [c.72]
Шведский ученый Пер-Оке Альбертсон предложил использовать для разделения бактерий, вирусов, фрагментов клеток, мембран, ядер, белков, нуклеиновых кислот и любых других частиц биологического происхождения двухфазные водные растворы полимеров — иолиэтиленгликоля, декстрана и их производных [2, 279, 280]. Фракционирование в двухфазной водной системе основывается на избирательном распределении частиц между этими фазами, аналогичном распределению растворимых веществ. Метод Альбертсона получил широкое распространение и используется во многих биохимических и микробиологических лабораториях, так как позволяет в мягких условиях, без нарушения структурной целостности и изменения нативных свойств осуществлять выделение и очистку лабильных биологических объектов, а также дать определенную информацию о их строении. Реализация этого метода в промышленном масштабе, например, для выделения вирусов или получения чистых ферментов, не встречает, по мнению автора, принципиальных трудностей, однако в очистке воды он не может быть использован. Очевидно, и любая другая модификация экстракции жидкость — жидкость неприменима при микробной очистке промышленных сточных вод и, конечно, такой метод совершенно непригоден для водоподготовки. [c.194]
Осмотическое давление коллоидных растворов мало, и их очистку можно осуществлять тоже при помощи мембран, но только за счет эффекта ультрафильтрации, когда через мембрану проходят более мелкие молекулы солей и воды, а коллоидные частицы и органические молекулы задерживаются. При очистке воды за счет ультрафилырации или осмотического эффекта, используемые мембраны не забиваются радиоактивными загрязнениями, которые концентрируются в растворе. Для мембранной очистки воды требуется энергии почти в 10 раз меньше по сравнению с другими способами [2]. В то же время использование мембранных методов имеет ряд ограничений. Наиболее предпочтительно применять обратный осмос для переработки растворов с солесодержанием 0,5-5 г/л. При меньших концентрациях целесообразнее использовать ионный обмен, обеспечивающий более качественное обессоливание, а при высоких — упаривание, так как в этом случае при обратном осмосе значительно возрастает рабочее давление и ухудшается очистка. Максимальное солесо-держание концентрата, достетаемое в процессе обратного осмоса, лимитируется его осмотическим давлением, а также местным увеличением концентрации солей на границе мембрана— раствор (концентрационная поляризация). [c.211]
Для очистки воды от электролитов может быть использован электродиализ с иояоактивнымп мембранами. В отличие от ионного обмена этот метод может быть применен и для стоков, содержащих значительное количество солей (до 15—20 г/л). С помощью электродиализ-иых установок из сточных вод можно извлекать кислоты и щелочи. Преимущество этого метода в отличие от реагентной нейтрализации заключается в том, что помимо возвращения в производство ценных продуктов (кислот и щелочей) в водоем будет сбрасываться нейтральная вода с низким солесодержаиисм, что невозможно при реагентной нейтрализации. При обезвреживании сточных вод а электродиализных установках может отпасть необходимость сброса сточных вод в водоем, так как деионизованная до необходимой степени вода может быть направлена вновь в систему водоснабжения для повторного использования. [c.52]
Растворенные в воде соли удаляют путем дистилляции, электродиализа, ионного обмена и обратного осмоса. Дистилляция — это процесс превращения поступающей на обработку воды в водяной пар, который затем конденсируется. Дистилляция представляет собой один из способов, применяемых для опреснения морской воды. Электродиализ состоит в разделении положительных и отрицательных ионов с помощью селективных мембран, пропускающих при прохождении постоянного электрического тока ионы из обрабатываемого раствора, находящегося по одну сторону мембраны, к концентрированному раствору, находящемуся по другую сторону мембраны. Проблемы, возникающие при электродпализном способе опреснения воды, сопряжены с химическим осаждением слаборастворимых солей и засорением мембраны коллоидными массами. Для предотвращения засорения мембран опресняемая вода из поверхностных источников должна пройти предварительную обработку (химическое осаждение и очистка с использованием активного угля для извлечения из воды молекул органических веществ и коллоидов). Обессолнванпе, проводимое путем ионного обмена, описано в п. 7.9. Вследствие высокой стоимости этих процессов, по-видимому, ни один из них не найдет широкого применения в практике очистки воды. [c.212]
Для очистки воды от веществ первой группы наиболее эффективны методы, основанные на использовании естественных и многократно усиленнь1Х сил гравитации, а также сил адгезии. Характерной особенностью загрязнителей второй группы является их способность к образованию устойчивой коллоидно-дисперсной системы. Для очистки воды от таких загрязнителей целесообразно применять коагуляционные методы, основанные на использовании веществ, изменяющих состав и концентрацию дисперсной фазы [13], Загрязнители третьей груплы наиболее эффективно удаляются из воды методами физико-химического окисления, адсорбции и аэрирования [60]. И наконец, удаление растворимых веществ (четвертая группа) из воды осуществляется путем их перевода в малорастворимые соединения, методом ионного обмена, а также мембранными методами [13]. [c.182]
Электроионитные установки финишной очистки воды типа УФЭ работают за счет сорбции ионов примесей ионно-обменными смолами и электрохимической десорбции и удаления их за счет протекания электрического тока и использования мембран, пропускающих только KaiHOHbi или анионы. Установки работают в непрерывном режиме и не требуют регенерации. Регенерация смол происходит в процессе работы за счет частичного электролиза воды на Н и ОН иод действием постоянного электрического тока. [c.299]
В соответствии с программой курса в книге рассматриваются все основные методы химической и термической обработки воды, применяемые в настоящее время на электрических станциях. Наряду с методами предварительной очистки и химической обработки охлаждающей воды ТЭС и подготовки добавочной воды ионированием в книге описаны мембранные методы очистки воды, при применении которых количество сточных вод резко сокращается. Большое внимание уделяется также термическому обессоливанию в установках с испарителями кипящего типа и мгновенного вскипания. Это связано с тем, что метод термического обессолива-ния является во многих случаях весьма экономичным и в то же время при прихменении его сбросы засоленных вод также существенно понижаются или даже устраняются полностью. [c.3]
Области применения мембранных процессов для очистки воды различны. Так, если обратный осмос во избежание применения очень высоких давлений наиболее экономичен в основном для растворов с концентрацией растворенных веществ до 1 г/кг, то электродиалпз используется, как правило, для более концентрированных растворов. По сравнению с другими методами мембранные методы имеют следующие преимущества 1) отсутствуют фазовые переходы при отделении примесей, что позволяет сводить к минимуму расход энергии на проведение процессов 2) разделение можно проводить при низких температурах воды, которые определяются свойствами мембраны 3) если исключить забивание мембраны, процессы имеют непрерывный характер 4) их можно осуществлять без добавок химических реа-98 [c.98]
В 1939 г. Мейнгольд и Калауч [М19], производя сравнительную оценку различных процессов очистки воды, указали на необходимость использования ионитовых мембран для получения электрически эффективного процесса электродиализа. Эти авторы отметили также, что получение синтетических ионообменных материалов может оказать большое влияние на процесс электродиализа. [c.12]
Мембранные методы очистки. Мембранные методы очистки воды [35] ос-ро иы (рис, У1П-12) на переносе растворителя (вода) или примесей через Систему полупроницаемых перегородок (мембран). В отличие от процессов фIfльтpoвaния в рассматриваемых процессах образуется не осадок, а два раствора с разными концентрациями примесей. Обессоливание воды обратным осмосом — это дегидратация ионов — отбор воды, наименее прочно связан- [c.482]
chem21.info
Мембранные установки очистки воды
К аппаратам для осуществления баромембранных процессов в промышленных масштабах предъявляются требования, определяемые возможностью их изготовления и условиями эксплуатации. Аппараты для осуществления баромембранных процессов должны иметь большую поверхность мембран в единице объема аппарата и быть простыми в сборке и монтаже ввиду необходимости периодической смены мембран. При движении по секциям и элементам аппарата жидкость должна равномерно распределяться над мембранной поверхностью и иметь достаточно высокую скорость течения для уменьшения влияния концентрационной поляризации. Перепад давления в аппарате должен быть, по возможности, небольшим. Необходимо выполнение всех требований, связанных с работой аппаратов при повышенных давлениях: обеспечение механической прочности, герметичности и т.д. Создать аппарат, в полной мере удовлетворяющий всем требованиям, по-видимому, невозможно. Поэтому для каждого конкретного процесса разделения следует подбирать конструкцию, обеспечивающую наиболее выгодные условия проведения именно этого процесса.
Виды мембранных установок по очистке воды
Четыре основных типа аппаратов по способу укладки мембран:
- «фильтр-пресс» с плоскокамерными фильтрующими элементами;
- с трубчатыми фильтрующими элементами;
- с рулонными или спиральными фильтрующими элементами;
- с мембранами в виде полых волокон.
Плоскокамерные: мембранный элемент состоит из двух плоских мембран с расстоянием между ними 1,5-5,0 мм. В этом промежутке расположен пористый или сетчатый дренажный материал. Плотность упаковки мембран (поверхность, приходящаяся на единицу объема аппарата) невысока и равна 60-300 м2/м3. Поэтому аппараты такого типа имеют малую производительность. Они применяются там, где потребность в деминерализованной воде невелика.
Трубчатые аппараты: состоят из пористых трубок диаметром 5-20 мм. Материал, который служит мембраной, наносится на поверхность трубки (внутреннюю или наружную). Плотность упаковки у такого типа аппаратов также небольшая: 60-200 м2/м3.
Рулонные: мембранный элемент имеет вид пакета, три кромки которого герметизированы, а четвертая крепится к перфорированной трубке для отвода очищенной воды – пермеата (фильтрата). По окружности трубки таких пакетов несколько, все они вместе с сетками накручиваются на трубку. Разделяемая вода движется в продольном направлении по межмембранным каналам, а пермеат поступает в отводящую трубку. Хотя плотность упаковки таких аппаратов высока (300-800 м2/м3), из-за сложности изготовления они применяются в основном на среднем и большом производстве.
Волоконные: мембранный элемент имеет вид полого волокна. Аппарат представляет собою цилиндр, заполненный пучком пористых полых волокон с наружным диаметром 80-100 мкм и толщиной стенки 15-30 мкм. Разделяемая вода омывает наружную поверхность волокна, а по его внутреннему каналу выводится пермеат. Обладая очень большой плотностью упаковки – до 20000 м2/м3, эти аппараты широко используются в опреснительных установках, например, при получении питьевой воды из морской воды и рассолов.
Следует отметить, что установки состоят из большого числа унифицированных фильтрующих элементов или модулей, которые соединяют в батареи по определенной схеме. По этой причине их можно легко наращивать до требуемой (любой) производительности. В простейшем варианте модули собирают по параллельной схеме. В этом случае все они работают в одинаковых условиях: при одном и том же давлении и коэффициенте выхода фильтрата. Такая система пригодна для большинства установок низкой производительности. Два манометра, расположенные на входе и на выходе установки, обеспечивают возможность непрерывного измерения и регулирования перепада давления в системе. Два расходомера, измеряющие, соответственно, расходы обрабатываемой воды и концентрата, показывают коэффициент выхода фильтрата, регулируемого двумя клапанами. Часто применяют и другие схемы установок.
Например, чтобы увеличить коэффициент выхода фильтрата, может быть использовано последовательное соединение модулей. Раствор концентрата из первой ступени служит исходной водой для второй ступени. Промежуточного насоса не требуется, поскольку давление на выходе из первой ступени незначительно отличается от давления на впуске во вторую ступень (потери напора – 0,2-0,3 МПа). Системы такого типа обычно называют «ступенчатым концентратором». Они способны обеспечивать коэффициент выхода фильтрата 70-90% (для двухили трехступенчатых установок) без заметного увеличения коэффициента поляризации.
Пример для рулонных установок. Каждый стандартный рулонный мембранный элемент дает примерно 15% пермеата. Увеличение полезной производительности аппарата и системы в целом достигается компоновкой элементов в модули, содержащие от 1 до 9 расположенных последовательно друг за другом элементов. Из каждого элемента пермеат поступает в сборную трубку, а концентрат направляется в следующий элемент, то есть по пермеату модули установлены параллельно, а по концентрату – последовательно.
В других случаях, например для производства ультрачистой воды, может быть использована двухступенчатая обработка. Очищенная вода с первой ступени подается насосом на вторую ступень, где повторно обессоливается, чем достигается более глубокая степень деминерализации. Экономичность сооружений оптимизируется также за счет включения аппаратов последовательно, за счет рециркуляции и пермеата, и концентрата – смешивания того или иного потока с исходной водой.
Оборудование и фильтры для очистки воды
www.sibecolog.ru
Мембранная очистка воды
Компания «Аквафор Трейдинг» является лучшим поставщиком систем с мембранной технологией очистки воды.
Как это работает?
При мембранной очистке воды используется полупроницаемая мембрана, это барьер, который пропускает определённые компоненты жидких или газообразных смесей.
В зависимости от вида и свойств мембраны выделяют методы:
1. Микрофильтрация – процесс очищения под действием давления.
Мембраны, применяемые при данном методе, должны иметь структуру в виде множества пор, и принципом действия, похожим на глубокие фильтры.
Подходит для очистки жидкости от механических примесей.
2. Ультрафильтрация - процесс очистки под действием давления, которое отличается по обе стороны мембраны.
Она позволяет отделять воду от примесей без потерь. Происходит значительное обезжелезивание воды.
С помощью ультрафильтрации можно очистить жидкость любой степени загрязнения.
3. Обратный осмос - процесс очищения воды путём проникновения через полупроницаемую мембрану под действием давления, которое превышает её осмотическое давление.
Диффузор при данном методе должны обладать высокой проницаемостью и платностью, чтобы выдерживать разность давления по разные стороны диффузора.
4. Нанофильтрация -- процесс под действием постоянного электрического заряда.
Нанофильтрация совмещает полезные свойства ультрафильтрации и обратного осмоса.
Применяется для специфических растворов, параметры которых заранее определены.
4. Диализ - процесс очистки жидкости за счёт различия скоростей диффузии веществ через мембрану.
Может применяться комплексный подход мембранного очищения.
Инженеры компании помогут сделать Вам нужный выбор.
Рассчитайте стоимость системы
Наши инженеры оперативно подберут и рассчитают для вас подходящую систему водоочистки.
www.a-filter.ru
