Обратноосмотические мембраны

В последние годы получены обратноосмотические мембраны из разнообразных полимеров (см., например, табл. 11,1), однако наилучшими пока являются ацетатцеллюлозные мембраны, приготовленные по коагуляционному методу. Срок службы этих мембран зависит от ряда факторов и колеблется от нескольких месяцев до нескольких лет. [c.59]

Рис. 1.9. Зависимости скорости фильтрации растворов через тонкопористые обратноосмотические мембраны (и) от приложенного перепада давления (АР)

Обратноосмотические мембраны отличаются от других типов мембран (ионно-обменных, непористых, ультрафильтрационных) невысокой плотностью поверхностного заряда, малыми размерами пор (г 20 30 А) и отрицательной адсорбцией растворенного вещества, связанной с дальнодействием поверхностных сил. Поэтому в первом приближении можно использовать для расчетов модель незаряженных пор. Ввиду малости размеров пор и неопределенности их геометрии целесообразным упрощением является введение средних скоростей течения жидкости в порах и//и (где т — пористость мембраны), средних коэффициентов диффузии растворенного вещества в поровом пространстве а, также осредненных по сечению пор значений концентрации С и потенциала взаимодействия молекул с поверхностью пор Ф = i//k7. Расчет осредненных значений и Ф применительно к различным моделям пористой структуры (цилиндрические и щелевые поры) сделан в работах [28—30]. [c.300]

Минимальная толщина полимерной пленки, необходимой для образования плазменной полимеризацией обратноосмотической мембраны, определяется радиусом пор подложки. Использование в качестве подложки фильтра Миллипор-У5 с порами размером 100 нм (1000 А) не приводит к образованию хороших обратноосмотических мембран, в то время как фильтр Миллипор-У5 с порами номинального размера 25 нм (250 А) позволяет получить отличные мембраны (см. табл. 11,8). [c.81]

Рис. 1.9 демонстрирует влияние капиллярного осмоса на течение растворов через обратноосмотические мембраны под действием перепада гидростатического давления АР. В этих опытах совместно проявляются оба эффекта обратный осмос и капиллярный осмос. Вследствие пониженной (из-за отрицательной адсорбции) концентрации раствора в порах при фильтрации возникает градиент концентрации раствора (обратный осмос) концентрация вытекающего раствора С/ ниже концентрации раствора Со, подаваемого на вход тонкопористой мембраны. Возникающая при этом разность концентраций АС вызывает капиллярно-осмотическое течение раствора, наклады- [c.25]

Весьма интересной является зависимость характеристик разделения от концентрации поверхностно-активных веществ (рис. У1-22, в). Здесь наиболее ярко можно проследить взаимосвязь между структурой раствора и характеристиками разделения. На кривых селективность — концентрация ПАВ имеется ярко выраженный минимум. Причем такие минимумы характерны только для крупнопористых мембран — ультрафильтров. Более плотные обратноосмотические мембраны обладают высокой селективностью даже по отношению к мономеру. На крупнопористых мембранах увеличение концентрации ПАВ от О до ККМ приводит к снижению селективности, так как структурирования раствора в этой области не наблюдается. Минимум на кривой селективности соответствует ККМ данного ПАВ. Выше ККМ раствор начинает переходить в мицеллярное состояние и селективность задержания ПАВ резко возрастает. Выход кривых селективности и проницаемости на максимальные постоянные значения свидетельствует о том, что структура раствора стабилизировалась. Таким образом, ход этих кривых связан с изменением в структуре самих коллоидных растворов. [c.322]

Обратный осмос. Мембраны для процессов обратного осмоса имеют поры, средний диаметр которых не превышает 0,01 мкм. Так как на практике используют обратноосмотические мембраны с размерами пор значительно ниже указанной границы, принято измерять средний диаметр пор в ангстремах. [c.519]

Исследования влияния внешних факторов на процесс ЭОФ (давления, гидродинамической обстановки, температуры, концентрации и др.) показали, что величина К-р изменяется в зависимости от этих факторов так же, как и селективность процесса обратного осмоса, проведенного в идентичных условиях. Таким образом, условия, в которых можно осуществить процесс ЭОФ, неразрывно связаны с обратноосмотическим потоком воды через поровое пространство заряженных электрическим полем обратноосмотических полупроницаемых мембран, со строением ДЭС в поровом пространстве и поверхностных над ним слоях. Поэтому процесс избирательной проницаемости ионов и молекул через заряженные электрическим полем обратноосмотические мембраны можно проводить только при давлении, превышающем осмотическое давление раствора. [c.200]

ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕМБРАН Обратноосмотические мембраны [c.144]

В этом разделе кратко рассмотрены свойства мембран для обратного осмоса и типичные характеристики их работы. Вначале описаны детально исследованные анизотропные ацетатцеллюлозные мембраны для обратного осмоса, а затем - некоторые обратноосмотические мембраны, разработанные в последнее время. [c.144]

Показатель Обратноосмотические мембраны [c.96]

Известно, что обратноосмотическая мембрана имеет неодинаковую проницаемость по отношению к разным ионам чем больше теплота гидратации иона, тем труднее он переносится через мембрану. Поэтому при разделении растворов электролитов на границе разделяемого раствора и мембраны происходит скачок электрического потенциала, который уравновешивает скорости поступления анионов и катионов в мембрану. Наложение внешнего электрического поля смещает установившееся равновесие — на границе разделяемого раствора и мембраны возникают мгновенные электрические поля большой напряженности. Под действием этих полей увеличивается диссоциация воды и пропорционально ей возрастают встречные потоки ио-шов. [c.122]

Мембраны, используемые в обратном осмосе, имеют поры меньших размеров, чем поры мембран для ультрафильтрации, так что даже молекулы с низкой молекулярной массой не могут пройти через обратноосмотические мембраны. [c.350]

В настоящее время большое распространение получают физико-химические методы очистки сточных вод, благодаря которым в производство возвращают не только очищенную воду, но и ценные металлы. Для очистки сточных вод с общим со-лесодержанием до 2—3 г/л рекомендуют применять в основном метод ионного обмена, который обладает универсальностью и позволяет удалять тяжелые металлы не только в виде катионов, но и анионов. Другим перспективным методом очистки -сточных вод является метод обратного осмоса. Современные высокоселективные обратноосмотические мембраны делают метод весьма эффективным и экономичным. Электрохимический способ наиболее часто применяется для удаления шестивалентного хрома из сточных вод. Способ заключается в восстановлении Сг +—>-Сг + с помощью ионов двухвалентного железа и осаждении Сг(ОН)з. Применяют также электрохимические методы очистки цианидсодержащей сточной воды, заключающийся в окислении цианидов на графитовых анодах, а также извлечения ионов тяжелых металлов (иногда селективно на вращающихся катодах при заданных потенциалах осаждения). Электрохимический способ очистки более экономичен для растворов, содержащих более чем 0,1 г/л металлов. Для очистки сточных вод гальванических производств используют также процессы электрокоагуляции. При этом применяют электролизеры с анодами из низкоуглеродистых сталей, которые растворяются в про- [c.350]

ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ ДЛЯ ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ [c.14]

Полупроницаемые мембраны являются основным элементом обратноосмотического аппарата, от него во многом зависят эффективность процесса и область его возможного применения. В настоящее время известны обратноосмотические мембраны из многих полимерных материалов полиамидов, полиуретанов, поликарбонатов, полиакрилнитрила, простых и сложных эфиров целлюлозы и т.д. [9]. Поиски новых полимерных материалов для полупроницаемых мембран ведутся непрерывно. Наиболее широкое применение сейчас находят мембраны из ацетилцеллюлозы (ацетатные) и из ароматического полиамида. [c.14]

Уравнение (1.3) связывает производительность идеальной полупроницаемой мембраны с давлением фильтрования и разностью осмотических давлений разделяемого раствора и фильтрата. Для реальной обратноосмотической мембраны имеют место феноменологические зависимости, полученные нами в 1966 г. и Шервудом с соавторами в 1967 г. [c.26]

Из рис. 1У-25 видно, что положительно заряженные обратноосмотические мембраны задерживают положительно заряженные ионы и свободно пропускают отрицательно заряженные. Отрицательно заряженные— наоборот. Фильтрат, выходящий со стороны отрицательно заряженных мембран, представляет собой щелочь, со стороны положительно заряженных мембран — кислоту. При разделении Кононов обнаружено большое влияние на процесс теплоты гидратации ионов — чем больше различие в теплотах гидратации, тем больше для Кононов значения /Ср. Это объясняется, по-видимому, тем, что на данный процесс, названный электроосмофильтрацией (ЭОФ), большое влияние оказывает понный двойной электрический слой (ДЭС) на границе раздела связанный слой жидкости — объемный раствор. Наличие двух факторов — связанного слоя жидкости и ДЭС в основном и определяет направление и скорость процесса переноса (транспорта) ионов через заряженные электрическим током обратноосмотические мембраны. Соответственно значения /Ср должны зависеть от относительного вклада этих двух факторов в транспорт ионов, находящихся в разделяемом растворе. [c.199]

Справедливость положений, позволяющих прогнозировать изменение производительности обратноосмотических мембран по результатам микрофильтрации воды, бьша проверена в эксперименте по разделению бентонитовой суспензии на мембранах МГА-80 и МГА-95 (рис. 4.6). Точками на рис. 4.6,е показаны полученные экспериментально скорости фильтрования суспензии через обратноосмотические мембраны, а линиями - рассчитанные по уравнению (4.4) изменения скорости фильтрования этой же суспензии через обратноосмотические мембраны, причем в уравнение (4.4) были подставлены значения Ф = (2,17...2,29) х х10 (Па-с)/м , полученные из опытов по фильтрованию исследуемой воды через микрофильтры МФА МА № 5. [c.93]

Несмотря на то, что высокоселективные обратноосмотические мембраны являются надежным барьером для патогенных бактерий и вирусов, не исключена возможность повторного осеменения опресненной вода микроорганизмами. Микробы могут проникать в опресненную воду также и через дефекты в мембранах и в уплотнениях обратноосмотических аппаратов при отсутствии первичного обеззараживания соленой воды или при ее дехлорировании перед подачей в аппараты. В связи с указанным, на большинстве станций опреснения в США фильтрат подвергается обеззараживанию, причем примерно в 70% для этой цели используется хлор-газ, в 25% - растворы гипохлорита натрия или кальция, иногда осуществляется йодирование воды [53]. [c.161]

Наряду с общей гигиенической оценкой метода обратноосмотического опреснения была изучена способность полупроницаемых мембран задерживать отдельные химические загрязнения. Известна высокая задерживающая способность мембран по отношению к ионам тяжелых металлов даже при их низкой концентрации (табл. 7.2), что обусловливает определенный обезвреживающий эффект обратноосмотических установок. Также хорошо мембраны задерживают поверхностноактивные вещества. Бьшо также выявлено, что обратноосмотические мембраны с 1-= 0,8-0,85 практически полностью задерживают канцерогенные вещества при их содержании в исходной воде до 1 мкг/м . Отмечено при этом высокое задержание легкоокисляющихся веществ. Существенное задержание бромирующих веществ имеет место при фильтровании воды только через высокоселективные мембраны. Эффективно удаляются из опресняемой воды органические вещества, экстрагируемые четыреххлористым углеродом. [c.162]

Концентрация остаточного аммония снижается при фильтровании через обратноосмотические мембраны методами сорбции и ионного обмена. [c.58]

Обратноосмотическая мембрана имеет задержание 95% для очищаемого раствора с содержанием поваренной соли в растворе, равным 0,5% при 25 С и давлении 15 бар. Коэффициент проницаемости по воде р = 5-10 г/см с бар. Рассчитайте коэффициент задержания при 30 бар. [c.389]

Естественно, биологическая мембрана — это своеобразная, чрезвычайно сложно и в высшей степени рационально действующая машина . Скопировать полностью ее функцию для получения ионселективных мембран пока невозможно. До сих пор это удалось сделать лишь чисто механически диализные и обратноосмотические мембраны позволяют, как уже упоминалось, селективно удалять из воды растворенные в ней соли. В наше время водой, опресненной с помощью мембран традиционного типа, снабжаются целые города. Последнее, кстати, характеризует и высокую производительность этих мембран, что немаловажно там, где необходима фильтрация больших объемов жидкостей или газов. Поэтому традиционные мембраны выпускаются сейчас за рубежом миллионами квадратных метров в год. [c.8]

Описаны основные закономерности обессоливания воды обратным осмосом и наиболее распространенные обратноосмотические мембраны и аппараты. Рассмотрена методика разработки схем предваритепыюго осветления воды и даны расчетные зависимости для определения доз реагентов при стабилизационной обработке. Изложены способы предотвращения образования различных осадков и методы их удаления из обратноосмотических аппаратов. Приведены технологические схемы станций по обессопива-нию воды и технико-экономические показатели их работы. [c.2]

Обратноосмотическая мембрана-- - Продукт [фильтрат] [c.367]

По способу изготовления обратноосмотические мембраны делятся на изготовленные розливом из растворов или расплавов, размазьшани-ем и экструзией растворов намьшом различных веществ на пористую подложку осаждением нерастворимых веществ, образованных в результате протекания химических реакций между диффундирующими внутрь пористого тела реагентами выщелачиванием (вытравливанием) некоторых компонентов из непроницаемой мембраны напылением мембранообразующих веществ на пористую матрицу соединением двух и более мембран различной пористости образованием мембран внутри заранее собранного без мембран обратноосмотического аппарата. [c.15]

Рис. 13.8. Схема установки для обратного осмоса в одностадийном процессе. Клапаны контроля давления необходимы для успешной работы системы. Степень очистки определяется скоростью потока и перепадом давления через обратноосмотическую мембрану. При забивании обратноосмотической мембраны давление с ее рабочей стороны возрастает до чрезмерных значений, и мембранный модуль (фильтр-патрон) должен быть заменен. ..

Для очистки сточных вод с низким содержанием ПАВ могут быть рекомендованы только обратноосмотические мембраны, поскольку они обладают высокой селективностью к мономеру. Для практического выбора мембраны при разделении того или иного ПАВ можно использовать график, представленный на рис. У1-23, на котором изображены зависимости селективности обратноосмотических мембран по растворен-ны(м поверхностно-активным веществам фпдв от селективности мембран по хлористому натрию при концентрации ПАВ 1000 мг/л, т. е. при концентрации, близкой к ККМ. [c.322]

Больщой интерес для практики обратного осмоса представляет использование в качестве защитного слоя из поверхностно-активных веществ, которые хорощо известны в качестве антинакипинов в испарителях. Та же цель - едотвращение образования сплоишого слоя отложений сульфата и карбоната кальция созданием защитного слоя и выноса микрокристаллов этих соединений из аппаратов - достигается при образовании динамической (намывной) мембраны на поверхности полупроницаемой обратноосмотической мембраны. [c.122]

Разделение воды и растворенных вешеств происходит вблизи обратноосмотической мембраны вода проникает в мембрану, а растворенные вещества задерживаются и накапливаются непосредственно у поверхности мембраны. Если не предусмотрены механические средства для непрерывного удаления иэ этой зоны растворенных веществ, процесс разделения может прекратиться. Удаление растворенного вещества (или деполяризация) можно осуществить, используя объемное течение, турбулентное перемешивание или молекулярную диффузию. Известно /4,47 /, что даже если в центре русла потока имеет место значительная турбулентность, вблизи стенок канала существует граничный слой, в котором турбулентность отсутствует и массопе-ренос происходит главным образом путем молекулярной диффузии и объемного течения по линиям обтекания. Кроме того, объемные скорости в этой области относительно малы, и поэтому значительная доля полного переноса обусловлена молекулярной диффузией. Скорость диффузионного переноса определяется коэффициентом диффузии. Коэффициенты диффузии растворенных веществ и воды в жидких пищевых продуктах составляют величину порядка 10 -10 см /с и имеют тенденцию снижаться при высоких концент-рашях растворенного вещества и высокой вязкости раствора. К сожалению, точных данных дпя всех жидких пищевых материалов, за исключением сахарных сиропов, известно очень мало. (Некоторые сведения приведены в табл. 3.) Полуэмпирически получено уравнение, связывающее коэффициент диффузии, концентрацию и вязкость жидкостей [c.218]

На мировом рынке представлен щирокий ассортимент мембран, работающих при низком (до 1,5 МПа), среднем (2,5-3,0 МПа) и высоком (свыше 3,0 Мпа) давлениях и имеющие различные технические характеристики. В табл. 15.1.1.3 и 15.1.1.4 приведены данные, характфи-зующие некоторые обратноосмотические мембраны [3]. [c.377]

Известно, что обратноосмотическая мембрана имеет неодинаковую проницаемость по отнощению к разным ионам чем больше теплота гидратации иона, тем труднее он переносится через мембрану. Поэтому при разделении растворов электролитов на 1рани-це разделяемого раствора и мембраны происходит скачок электрического потенциала, который уравно-веЩйвает скорости поступления анионов и катионов в мембрану. [c.386]

В соответствии с ситовой гипотезой в мембране имеются поры, диаметр которых достаточен, чтобы пропускать молекулы воды, но мал для прохождения ионов и молекул растворенных веществ. Такие представления широко распространены для объяснения задерживающего свойства ультрафильтрационных мембран при фильтровании коллоидных растворов. Однако применение этих представлений к обратному осмосу не было случайным, а основывалось на работе Траубе, который рассматривал осмотические полупроницаемые мембраны как атомные сита, пропускающие молекулы растворителя, но задерживающие более крупные частицы. Рассматриваемая концепция встречала возражение, что размеры частиц растворенных веществ (например, ионы натрия, хлор-ионы и т.д.) незначительно отличаются по размеру от молекул воды. Действительно, ионный радиус, нм, Na равен 0,098, К — 0,133, - 0,074 Са + - 0,104, СГ - 0,181, Р - 0,133 и т.д., в то время как радиус молекул Н2О 0,138 нм. В работах Ф.Н. Карелина ситовая гипотеза была дополнена учетом взаимодействий растворенное вещество - матрица мембраны, растворитель - матрица мембраны, растворенное вещество — растворитель . Это позволило обосновать преимущественный перенос через обратноосмотические мембраны воды при обессоливании растворов электролитов, а также объяснить явление прямого осмоса и отрицательное задерживание некоторых органических веществ. Фактически дальнейшее развитие ситовая гипотеза нашла в работах С.Ф. Тимашева, который показал, что в мембранах, имеющих поры, соизмеримые с размером гидратированных ионов, решающее значение для понимания механизма полупрониидемости на стадии проникновения иона в пору может иметь кинетический фактор [45]. [c.23]

Перенос ионов и молекул через мембрану [149, 154] существенно изменяется также при наложении в процессе разделения обратным осмосом раствора сахарозы и Na l переменного поля. Так, при пониженных частотах тока селективность обратноосмотической мембраны по отношению к ионам Na l снижается, причем тем заметнее, чем меньше частота и больше сила тока (рис. 4-23). Селективность мембраны по отношению к сахарозе при этом остается постоянной. Таким образом, появляется возможность управления процессом разделения, в частности, отделение неэлектролита от электролита. [c.94]

Основными характеристиками мембран для обратноосмотического обессоливания воды являются производительность и селективность — способность задерживать какое-либо растворенное вещество. Эти показатели обычно, устанавливаются на стандартных растворах, выбор которых зависит от области применения мембран. Например, обратноосмотические мембраны, предназначенные для разделения растворов Ш1зкомоле-кулярных органических веществ и одновалентных электролитов, удобно оценивать фильтрованием через них раствора хлорида натрия. Для оценки мембран для опреснения солоноватых вод выбирают 0,15- или 0,5%-е растворы поваренной соли и давление фильтрования 2,8 4,2 или 5 МПа, а через мембраны для опреснения океанской воды фильтруют 3—5%-е растворы хлористого натрия под давлением до 10 МПа. Производительность мембран определяется как расход полученного из стандартного раствора в стандартных условиях фильтрата, выраженный в л/ ( г -сут) или м 7 (м -сут). Способность мембран задерживать какое-либо вещество определяется из экспериментальных результатов по уравнению (1.2).. При этом конструкция испытательного аппарата и гидродинамические ч словия в нем выбираются так, чтобы исключить влияние увеличения концентрации задерживаемого вещества у поверхности мембраны (иск-Ч ючить влияние концентрирования и концентрационной поляризации) а результаты опыта, т.е. во время эксперимента должно соблюдаться ( словие = Ср. [c.17]

При обессоливании природных вод обычно солесодержание обраба-таваемой воды не поднимается выше 50 г/л (с учетом концентрирования в обратноосмотических аппаратах), а pH воды остается в пределах 5,5 (при предварительном ее подкислении) - 8,5. В таких растворах, химически стойкими являются практически все выпускаемые промышленностью обратноосмотические мембраны. [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология