Мембранные установки для концентрирования растворов

За рубежом, и прежде всего в США, Японии, Англии, Франции, ФРГ, обратный осмос и ультрафильтрация получили широкое промышленное развитие для обработки воды и водных растворов, очистки сточных вод, очистки и концентрирования растворов высокомолекулярных веществ. В настоящее время в этих странах действует несколько тысяч обратноосмотических и ультрафильтрационных установок производительностью от 1—3 до 17 000 м /сут (например, на одном из металлургических заводов в Японии для очистки сточных вод). В США в 1981 г. должна вступить в строй обратноосмотическая (в сочетании с электродиализом) опреснительная установка производительностью около 38 000 м /сут. С пуском этой установки, а также ряда других (см. главу VI) около половины опресняемой на нашей планете воды будет обрабатываться мембранными методами. [c.8]

Культуральную жидкость (после глубинного метода) или экстракт (после поверхностного культивирования) концентрируют в вакуум-выпарных установках (при этом может происходить инактивация ферментов). Концентрирование растворов ферментов осуществляют также с помощью ультрафильтрации (на полых волокнах или на мембранных фильтрах), что существенно уменьшает потери по сравнению с выпарными методами. Из водных растворов ферменты осаждаются с помощью органических растворителей или солей. Сухие ферментные препараты получают в результате распылительного высушивания (что также сопровождается инактивацией). [c.111]

На фиг. 3 показаны диаграмма потоков в типичном процессе обработки сыворотки, расположение оборудования и механизм регулирования процесса. Поскольку концентрированные растворы сыворотки имеют большую вязкость и обшая объемная пропускная способность установки для переработки сыворотки невелика, в пределах пакетов обычно применяется внутренняя рециркуляция. Скорость течения сыворотки внутри камер пакета выгодно поддерживать высокой, чтобы избежать осложнений, связанных с критическими скоростям и предельными плотностями тока, а также обеспечить смывание с поверхностей мембран некоторых веществ. Относительно крупная установка с производительностью около 907,2 т твердых вешеств при концентрации 30% (весовых) б год перерабатывает примерно 9 м сыворотки в сутки. Поэтому обычно наиболее практична схема впуск - выпуск с внутренней рециркуляцией. В этом случае установка работает при достаточно постоянных условиях и регулирование процесса осуществить легче. [c.74]

Гиперфильтрация (обратный осмос). Этот метод в последние годы стал применяться как в нащей стране, так и за рубежом для очистки производственных сточных вод от растворенных примесей во многих отраслях промышленности. Преимущества гиперфильтрации перед другими методами очистки сточных вод заключаются в том, что этот процесс прост в эксплуатации и общие затраты электроэнергии относительно невелики. Установка занимает небольшую площадь, работа ее может быть автоматизирована. Качество очищаемой воды получается настолько высоким, что она без дополнительной обработки может быть направлена в водооборот. Производительность работы гиперфильтрационных установок зависит от разности между рабочим и осмотическим давлением. При высокой концентрации растворенных веществ рабочее давление становится фактором, ограничивающим применение этого метода. Так, рабочее давление при гиперфильтрации 5—10%-ных растворов солей составляет 4600—9800 кПа. Так как в кислой и щелочной средах усиливается гидролиз ацетатцеллюлозы, составляющей активную часть мембран, то процесс следует проводить в интервале pH обрабатываемой воды от 4 до 7. С повышением температуры возрастает и скорость гидролиза мембран, поэтому температура обрабатываемой воды должна быть не выше 35—40° С. Рабочее давление зависит от концентрации примесей в сточной воде. Экономически оправданным считается давление (4600—5000 кПа). Оно должно быть выше осмотического давления образующихся концентрированных растворов. [c.190]

В настоящее время, как правило, конструируются многокамерные электродиализаторы с большим числом пар катионо- и анионообменных мембран (рис. 4.43, в). Такие установки представляют собой ванны, состоящие обычно из 100—200 гидравлических камер, которые могут быть соединены последовательно или параллельно с горизонтальной или вертикальной циркуляцией воды. Селективность мембран создает условия, при которых КЗ нечетных камер ни катионы, ни анионы не могут пройти в соседние камеры, вследствие того что знак их заряда совпадает со знаком соответственно катионоактивных и анионоактивных мембран. Поэтому в четных камерах происходит процесс опреснения, а в нечетных, наоборот, концентрация солей, в результате чего в этих камерах образуется рассол. Обессоленная вода и концентрированный раствор отводятся по соответствующим линиям. Щелочной раствор из катодной камеры и кислый из анодной могут отводиться самостоятельно по отдельным линиям для дальнейшего использования или же, если такой необходимости нет, подсоединяться к линии рассола. [c.181]

Глава XII МЕМБРАННЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРОВ [c.194]

Пример технологической схемы двухступенчатой установки производительностью 3800 м /сут с каскадным соединением обратноосмотических модулей показан на рис. 4.9 [34]. При использовании многоступенчатой схемы к мембранам модулей не предъявляются столь высокие требования по селективности, как при одноступенчатой системе, для которой селективность должна быть примерно 99,5%. Многоступенчатая схема обратного осмоса позволяет обеспечить заданную степень очистки или концентрирования раствора. [c.142]

Осмотическое давление. Осмос — процесс, распространенный в природе, при котором водные компоненты движутся через мембрану, разделяющую растворы различной концентрации. Как указывалось выше, это процесс, с помощью которого вода усваивается живыми организмами. Классическим опытом для демонстрации осмоса является установка, состоящая из двух сосудов, заполненных растворами различной концентрации, причем сосуд, заполненный концентрированным раствором, закрыт и снабжен манометром, а сосуд с чистой водой сообщается с атмосферой. Сосуды соединены трубкой с осмотической мембраной. Через определенное время уровень воды в открытом сосуде понижается, а в закрытом — повышается, и это продолжается до тех пор, пока давление в манометре и уровни воды в сосудах выровняются. При этом давление, показываемое манометром, соответствует осмотическому давлению над раствором в закрытом сосуде в данный момент. Если в закрытом сосуде создать давление, вода перетечет через осмотическую мембрану обратно в открытый сосуд < одновременным обессоливанием, т. е. произойдет обратный [c.553]

Мембранная технология более прогрессивна, так как позволяет получать концентрированные (до 60 %) растворы щелочи, не загрязненные хлоридами и хлоратами. В настоящее время она находится в стадии широкого промышленного внедрения, которое сдерживается дефицитностью мембран. Наибольшую опасность для мембранных производств представляют токи утечки, вызывающие коррозию металлических коммуникаций и отдельных частей электролизеров. Наиболее эффективными средствами предотвращения коррозии является использование трубопроводов из стеклопластика, фторопласта и полипропилена, а также установка на анодно-поляризованных металлических частях электролизеров специальных электродов с низким перенапряжением анодной реакции. [c.104]

Двухступенчатая схема по пермеату и концентрату без возврата потоков. Эта схема (рис. 8-4, г) отличается от предыдущих тем, что в ней отсутствует частичный возврат (рециркуляция) пермеата или концентрата для повторной обработки. Кроме того, необходимая рабочая поверхность мембран в значительно меньшей степени зависит от исходной концентрации раствора (дсо), чем это имеет место в установке, собранной по схеме рис. 8-4, в, что повышает ее надежность при работе в условиях изменения дго- Однако из-за большего числа мембранных аппаратов в одной ступени рассматриваемая схема сложнее рассмотренных выше. Процесс осуществляется в две стадии на каждой ступени разделения (на рис. 8-4, г две стадии показаны только для первой ступени). На первой стадии процесс продолжается до тех пор, пока концентрация пермеата не будет соответствовать заданному значению дг . На второй стадии концентрация растворенного вещества в растворе приближается к конечной (т. е. Хц Хя), а пермеат поступает во вторую ступень на концентрирование. [c.241]

Метод электродиализа широко применяется для концентрирования и обессоливания вод различного состава и концентрации. Среди многообразных приемов повышения эффективности работы электро-диализной установки обращает на себя внимание использование засыпки ионита между мембранами. Известны работы [1—3], в которых такой прием был использован при очистке сбросных радиоактивных растворов и при получении питьевой воды из морской. В настоящей работе мы считали необходимым остановиться на двух вопросах . [c.160]

Задача значительно осложняется, если не существует мембран, удовлетворяющих выше названному условию. При этом концентрирование вещества В сопровождается концентрированием вещества А. В этом случае также может быть применена установка, схема которой изображена на рис. 7.11. Но более выгодной может оказаться многоступенчатая схема с разбавлением концентрата аппаратов первых ступеней исходным раствором. Однако в обоих случаях вещество А первоначально концентрируется, а затем раствор разбавляется до весьма низких концентраций вещества А (ниже допустимой по соображениям чистоты продукта А), а потом раствор вновь концентрируется. [c.182]

Из разработанных в СССР ультрафильтрационных установок следует выделить установку на основе плоскокамерных аппаратов с мембранными элементами прямоугольной формы. Рабочая поверхность применяемых мембран марки УАМ 150 составляет 28,5 м . Установка предназначена для концентрирования ферментных растворов или очистки сточных вод, содержащих высокомолекулярные органические вешества. [c.76]

Другой разновидностью мембранных аппаратов является центробежная установка, состоящая из вертикальной центрифуги, обечайка ротора которой выполнена в виде полупроницаемой мембраны, зажатой между двумя слоями пористого материала. Последние служат для равномерного распределения потока по площади мембран и для придания обечайке необходимой прочности. Раствор подается внутрь ротора через питающую трубу или через полый вал. Скорость вращения ротора II его размеры подбираются так, чтобы на мембрану действовало необходимое давление. Фильтрат отводится со всей поверхности мембраны в неподвижный кожух аппарата, а концентрированный раствор — переливом через борт ротора. Диаметр переливного борта больше диаметра птающей трубы, поэтому раствор движется вдоль ротора самотеком. Отмечаются высокие экономические показатели работы установок с центробежными аппаратами. К недостаткам таких установок относятся более сложные устройство и монтаж разделительной ячейки. Но установка в целом значительно упрощается, так как в системе отсутствуют насосы высокого давления. Центробежные аппараты более перспективны для проведения ультрафильтрационных процессов, так как в этом случае вследствие меньших, чем при обратном осмосе, необходимых рабочих давлениях скорость вращения ротора аппарата сравнительно невелика. [c.166]

Технологическая схема установки представлена на рис. 11.1. Исходный раствор неорганической соли из емкости / подается насосом 2 на песочный фильтр 3, где очищается от взвесей твердых частнц. Далее раствор насосом высокого давления 4 подается в аппараты обратного осмоса 5, где его концентрация повыщается в несколько раз. Концентрат подогревается в теплообменнике 6 и направляется для окончательного концентрирования в вынарной аппарат 7, работающий под избыточным давлением. (В случае больших производительностей целесообразно для экономии греющего пара использовать многокорпусную выпарную установку.) Упаренный раствор стекает в емкость 8. Пермеат из аппаратов обратного осмоса возвращается для исиользования на производстве либо сбрасывается в канализацию,- в зависимости от его качества. Вторичный нар из выпарного аппарата 7 направляется для обогрева других производственных аппаратов, в том числе теплообменника 6. (В схеме может быть предусмотрена система вентилей для отключения мембранных аппаратов, вышeдuJИX из строя, и их замены без прекращения работы установки.) [c.320]

При очистке и концентрировании стоков промывных ванн гальванических цехов на двухступенчатой установке (см. рис. 4.23,s) с аппаратами типа фильтр-пресс , заряженными мембранами селективностью 93,5% по Na l, достигается возможность семикратного концентрирования раствора с содержанием хрома 420 мг/л при давлении 35 кгс/см . Фильтрат с содержанием хрома 9,5 мг/л, с расходом 20% подаваемой воды возвращается в технологическую линию. При очистке стоков производства полиамина и изоцианатов, содержащих хлорбензол, а также метанол, формальдегид, полиамин, анилин, NaOH (рН=10) и Na l, через полиуретановые мембраны [проницаемостью до 30л/(м -ч)] по двухступенчатой схеме при давлении до 100 кгс/см достигается полное отделение хлорбензола из исходного раствора с концентрацией 2200 мг/л. [c.119]

С помощью мембранных аппаратов можно уменьшить также общее потребление свежей воды. Исходные стоки с содержанием 0,5% растворенных веществ могут быть сконцентрированы до 8—10% при давлении 4,2 МПа с получением чистой воды, пригодной для повторного использования без дополнительной обработки. Концентрат содержит 90—96% начальных БПК и ХПК- Очищенная вода практически не имеет цвета, запаха и пены, в ней остаются в основном ионы натрия и кальция, а также сульфат-, карбонат- и ацетат-ионы. Проницаемо сть мембран изменяется от 8,5 до 25 л/(м -ч) в зависимости от условий эксперимента и вида обрабатываемого раствора. На основании этих исследований па заводе нейтральной сульфитной целлюлозы Грин Бай Покаджинг (США) была разработана технологическая схема очистки сточных вод, которая позволяет уменьшить на 4150 м в сутки потребление свежей воды, а также получить гораздо меньше концентрированных стоков, которые в дальнейшем будут выпариваться и сжигаться на действующей установке Флиосолидс . В предложенной схеме запроектирована установка обратного осмоса производительностью 4500 м сут. [c.316]

Если задан определенный коэффициент концентр7лрования, то ряд других конструктивных факторов можно легко определить из графиков на фиг. 2 и 3. Графики на нижней половине фиг. 2 представляют собой соотношения между коэффициентом концентрирования и количеством воды, которое необходимо выде шть из исходного раствора. Задерживание мембранами растворенных в сточной воде твердых веществ никогда не достигает 100%, и количество воды, подлежащее выделению для достижения желаемой степени концентрирования, зависит от способности твердых веществ проникать через мембраны. Это в свою очередь влияет на величину необходимой поверхности мембран. Вследствие потерь твердых веществ с жидкостью, прошедшей через мембраны, количество твердых веществ в конечном концентрированном потоке в обратноосмотической системе составляет менее 100% исходного количества, что важно для экономической оценки обратноосмотической системы. На графиках верхней половины фиг. 2 показано, в какой мере коэффициент задерживания и удаление воды влияют на эффективность обратноосмотической системы как установки для выделения твердых веществ. [c.252]

Дозатор автоматический эжекторный ДА (ВНИИПО) предназначен для автоматической подачи заданного количества пенообразователя во всасывающий патрубок насоса водопитателя стационарной установки пенотушения. Схема включения автоматического дозатора в основной водопитатель представлена на рис. У1-17. Вода из резервуара подается насосом в магистральный трубопровод системы пожаротущения, на котором установлена труба Вентури, соединенная с мембранным регулятором дозатора. Поток воды, проходящий через трубку Вентури, создает на линии дозатора перепад давления, под действием которого мембранный регулятор регулирует подачу пенообрагзователя из бака. Концентрированный водный раствор пенообразователя (в соотношении 1 1) поступает по трубопроводу В0 всасывающий патрубок насоса. [c.251]

В многоячейковой установке для электродиализа, показанной на рис. 3, разба вление и концентрирование соли происходит в смежных отделениях. Другими словами, с помощью электродиализа в этой системе происходит разделение исходного раствора соли на концентрированный солевой раствор и разбавленный раствор. В дальнейшем потоки, вытекающие из этих отделений, будут называться концентратом и дилюатомЧ Растворы могут непрерывно пода ваться и удаляться, как показано на рис. 3. Скорость потоков в ячейках с концентратом и дилюатом можег изменяться независимо друг от друга. Важное преимущество ионообменных мембран над инертными диафрагма1ми заключается в их способности образовывать электродиализные ячейки, соединенные последовательно. Если бы в таком устройстве использовались диафрагмы, то достигалась бы лишь небольшая степень обессоливания. Два потока, раствор А и раствор В, поступают в ячейку для электродиализа. Они распределяются по различным отделениям ячейки (], 2, 3 и а, 2 а соответственно). Раствор Л разбавляется, а в растворе В концентрируется электролит. Раствор А вводится в нижнюю часть прибора и направляется вверх, а раствор В вводится в. верхнюю часть и направляется вниз. [c.123]

Описанные свойства растворов ПАВ обусловливают специфику образования слоя загрязнений на поверхности полупроницаемых мембран при обратноосмотическом обессоливании сточных вод. П >и концентрациях ниже ККМ молекулы ПАВ свободно могут пройти через фильтрующую систему обессоливающей установки. При концентрировании в аппарате увеличивается концентрация электролитов, ПАВ, изменяется pH воды, особенно в застойных зонах аппарата и в зонах развитой концентрационной поляризации. Такое изменение может привести к мицелло-образованию у поверхности мембран. Под действием фильтрационного потока, проходящего через мембрану, мицеллы ПАВ подходят к поверхности и закрепляются на ней адгезионными силами. В дальнейшем сферические мицеллы переходят в нитевидные, образующие в конечном виде гелеобразные структуры. [c.79]

Последним достижением в области крупномасштабной ультрафильтрации (с применением давления для продавливания раствора через мембрану, задерживающую крупные частицы) является кассетная система РеШсоп , выпускаемая фирмой Millipore. Эта установка, в которой общая площадь фильтра составляет не менее 2 м , задерживает мелкие частицы, причем скорость фильтрации достигает il л/мин. Систему Pelli on очень удобно использовать для концентрирования микроорга- [c.14]

До проскока неактивных солей коэффициент очистки от радиоактивности на один порядок выше в случае смешанного слоя, после проскока солей коэффициент радиоактивности для двойного слоя уменьшается значительно больше, чем для смешанного слоя. Продолжительность работы установки со смешанным слоем до проскока радиоактивных элементов, как и при других методах ионообменной деионизации, будет определяться солевым составом исходного раствора. После снижения солевого состава в исходном растворе до 1—2 мг/л, как это имеет место на установках с оборотным водоснабже- нием, установка со смешанным слоем ионитов может работать до регенерации в течение нескольких месяцев. Схемы двухступенчатого концентрирования жидких радиоактивных отходов поэтому являются весьма перспективными. Удаление основной массы неактивных солей целесообразно производить методом злектродиализа с ионитовыми мембранами, а дальнейшую деионизацию с практически полной очисткой от радиоактивности — с помощью смешанного слоя ионитов. Представляет интерес также рассмотрение схемы обезвреживания радиоактивных сбросных вод, где совмещается электродиализ с ионитовыми мембранами и смешанный слой ионитов. Использование ионообменных мембран позволяет осуществлять электрохимическую регенерацию смеси ионитов, не прибегая к операциям разделения катионита и анионита. [c.142]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология