Мембранные обратный осмос

К основным мембранным методам разделения жидких систем относятся обратный осмос, ультрафильтрация, диализ, электродиализ. В любом из этих процессов разделяемый раствор вводится в соприкосновение с полупроницаемой мембраной с одной ее стороны. Вследствие особых свойств полупроницаемых мембран прошедшая через них смесь обогащается одним из компонентов. В ряде случаев процесс проходит настолько полно, что продукт практически не содержит примесей, задерживаемых мембраной. И наоборот, применяя тот или иной мембранный метод разделения, можно получить в растворе перед мембраной компонент или компоненты практически без примесей вещества, прохо- [c.13]

Осмометры можно подразделить по принципу измерения осмотического давления и по диапазону измеряемого давления, от которого существенно зависит конструкция прибора. Измерение осмотического давления статическими методами проводится после наступления равновесия в системе раствор — мембрана — растворитель. В простейшем случае осмотическое давление измеряется по высоте столба жидкости. Недостатком статического метода является сложность определения момента наступления равновесия и значительные затраты времени. Для быстрых и точных измерений служит динамический метод. Идея этого метода заключается в измерении объемной скорости проницания через мембрану растворителя при различном давлении в ячейке (рис. 1-8). Интерполяцией данных в области прямого и обратного осмоса получаем значение осмотического давления. [c.38]

Существуют следующие мембранные методы микрофильтра-цня — процесс разделения коллоидных растворов и взвесей под действием давления ультрафильтрация — разделение жидких смесей под действием давления обратный осмос — разделение жидких растворов путем проникновения через полупроницаемую мембрану растворителя под действием приложенного к раствору давления, превышающего его осмотическое давление диализ — разделение в результате различия скоростей диффузии веществ через мембрану, проходящее при наличии градиента концентрации электродиализ — процесс прохождения ионов растворенного вещества через мембрану под действием электрического ноля. [c.106]

По способу укладки мембран аппараты для обратного осмоса и ультрафильтрации подразделяют на четыре основных типа аппараты типа фильтрпресс с плоскокамерными фильтрующими элементами аппараты с трубчатыми фильтрующими элементами аппараты с рулонными или спиральными фильтрующими элементами аппараты с мембранами в виде полых волокон. В такой последовательности они будут здесь рассмотрены. [c.115]

Материалы мембран для обратного осмоса разнообразны. Широко применяют ацетатцеллюлозные мембраны в виде плос-кпх пленок и полиамидные мембраны в виде полых волокон. Требования, предъявляемые к мембранам для обратного осмоса,— высокие проницаемость и селективность, а также способность противостоять значительной разности давлений (по обеим сторонам мембраны). [c.107]

Процессы мембранного разделения с использованием обратноосмотических мембран однотипны. Исходную разделяемую жидкость насосом под давлением прокачивают с определенной скоростью над рабочим слоем мембраны. Вода и часть растворенных в ней веществ проталкиваются сквозь поры мембраны и отводятся в виде фильтрата. Молекулы, их ассоциаты и частицы жидкой смеси, имеющие больший размер, чем размеры пор мембраны, задерживаются, концентрируются в остатке жидкой смеси и образуют второй продукт процесса — концентрат. Концентрат циркулирует непрерывно до получения требуемой или допустимой степени обезвоживания задержанных мембраной веществ. Процесс осуществляют при давлении 1,4—5 МПа и скорости истока жидкой среды над мембраной 0,2—0,3 м/с. Установки обратного осмоса компактнее дистилляционных и электродиализных, просты и удобны в эксплуатации. [c.107]

Сопоставление технико-экономических показателей обратного осмоса обессоливания сточных вод (принят годовой срок службы мембран) и ионного обмена (состав примесей в воде в обоих случаях одинаков) показало, что затраты при обратном осмосе в 2,2 раза меньше, чем при ионном обмене. Мембранная технология — одно из приоритетных направлений научно-технического прогресса, так как позволяет создать ресурсосберегающие и безотходные технологические процессы, решить экологические задачи. [c.109]

Как и всем мембранным методам, обратному осмосу и ультрафильтрации свойственно явление концентрационной поляризации, которое заключается в увеличении концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие преимущественного переноса растворителя через мембрану. В результате происходит падение проницаемости и селективности, сокращается срок службы мембран. Для уменьшения вредного влияния концентрационной поляризации необходимо турбулизовать прилегающий к поверхности мембраны слой жидкости, чтобы ускорить перенос растворенного вещества в ядро разделяемого раствора. Этого добиваются применением в лабораторных установках магнитных мешалок и вибрационных устройств, а в промышленных условиях увеличением скорости протекания жидкости вдоль мембраны и использованием различного рода турбулизаторов. [c.18]

Подведем итог. Имеются три основных, наиболее распространенных и широко применяемых метода фильтрации механический, сорбционный и ионообменный. Кроме того, есть методы более экзотические — мембранный, обратного осмоса, электрохимический и некоторые другие, которых я вообще не касался по причине редкости, дороговизны или трудности использования в домашних условиях. Все указанные методы не свободны от недостатков, а именно [c.107]

Данный метод [16, 17] предложен для расчета разделения неконцентрированных водных растворов на ацетатцеллюлозных мембранах обратным осмосом. Принимается, что в любом обратноосмотическом процессе система может быть полностью определена тремя безразмерными параметрами — V, 0 и [c.398]

При приложении к концентрированному раствору давления, превышающего осмотическое, возникает обратный поток растворителя через полупроницаемую мембрану (обратный осмос). [c.208]

Обратный осмос и ультрафильтрование. Метод основан на разделении растворов фильтрованием через мембраны с диаметром пор 1 нм (обратный осмос) и 5—200 нм (ультрафильтрование). Эти мембраны пропускают молекулы воды и непроницаемы для гидратированных ионов солей или молекул недиссоциированных соединений. От обычного фильтрования такой процесс отличается возможностью отделять частицы меньших размеров. Давление, необходимое для очистки методом обратного осмоса, 6—10 МПа, а для ультрафильтрования 0,1—0,5 МПа. В качестве материала мембран используются ацетатцеллюлоза, полиамиды и другие полимеры толщиной 100—200 нм [5.22, 5.24, 5.55, 5.64]. [c.485]

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]

Наряду с другими мембранными методами разделения жидких систем, широкое распространение в промышленности и лабораторной практике получили обратный осмос и ультрафильтрация. [c.14]

Аппараты на основе ТФЭ. Одной из сложных технических задач при создании конструкции аппаратов для ультрафильтрации и обратного осмоса является крепление и уплотнение трубчатых фильтрующих элементов, поскольку эти процессы проводятся при высоких рабочих давлениях (до 10 МПа). Необходимость замены ТФЭ из-за относительно небольшого срока службы мембран (до одного года) предопределяет технические решения, основанные на использовании разъемных соединений элементов в аппарате или на создании небольших легко заменяемых и регенерируемых монолитных блоков. [c.137]

Накопленный за последние годы опыт создания и эксплуатации промышленных установок, а также обширный экспериментальный материал по исследованию обратного осмоса и ультрафильтрации позволяют автору критически рассмотреть достоинства и недостатки этих методов, сопоставить их с другими методами разделения, а также описать физико-химическую сущность и основные закономерности обратного осмоса и ультрафильтрации, что позволило разработать принципы расчета мембранных процессов и аппаратов. [c.9]

Разделение обратным осмосом (так же как и ультрафильтрацией) осуществляется без фазовых превращений, и энергия Лт (теоретическое значение) в процессе расходуется в основном на создание давления исходной жидкости и ее продавливание через мембрану [c.17]

Сравнительные характеристики динамических и полимерных мембран. Среди синтетических мембран для обратного осмоса наибольшее распространение, как отмечалось ранее, получили ацетатцеллюлозные, важным достоинством которых является высокая селективность. Следует ожидать, что они сохранят свое значение и при широком развитии динамических мембран, и лишь технико-экономические расчеты в каждом конкретном случае позволят выбрать тот или иной тип мембраны. [c.90]

Важным преимуществом обратного осмоса и ультрафильтрации является простота конструкции установок, которые включают два основных элемента устройство для создания давления жидкости и разделительную ячейку с закрепленными в ней полупроницаемыми мембранами, а в крупных промышленных установках — многосекционный аппарат, обеспечивающий необходимую поверхность мембран. Одним из достоинств разделения обратным осмосом и ультрафильтрацией является осуществление этих процессов при температуре окружающей среды, что имеет исключительно важное значение при разделении нетермостойких растворов. [c.17]

К недостаткам обратного осмоса (в меньшей мере ультрафильтрации) следует отнести и тот факт, что процессы проводятся в условиях повышенного давления в системе, что приводит к необходимости разработки специальных уплотнителей и ряду других трудностей при изготовлении мембранных аппаратов и их монтаже. [c.18]

Для расчета движущей силы процесса обратного осмоса, а в ряде случаев и ультрафильтрации (например, при большой концентрации высокомолекулярных соединений) необходимо знание осмотического давления раствора. Вместе с тем, в литературе отсутствуют обобщенные данные по расчету осмотического давления, а имеющиеся справочные значения осмотического давления или осмотических коэффициентов не систематизированы и не собраны воедино. Все это затрудняет проведение расчетов мембранных аппаратов и систем для осуществления процессов обратного осмоса и ультрафильтрации. [c.19]

Поскольку для проведения процессов обратного осмоса и ультрафильтрации применяются исключительно пористые мембраны, то в данной книге все аспекты теории и практики обратноосмотических и ультрафильтрационных процессов рассматриваются только относительно пористых мембран. [c.47]

Современные представления, лежащие в основе капиллярно-фильтрационной модели механизма полупроницаемости (см. стр. 203), позволяют сделать вывод о возможности получения пористых селективных мембран для обратного осмоса и ультрафильтрации практически из [c.47]

Для изготовления ядерных мембран представляется целесообразным использовать анизотропные или двухслойные пленки с очень тонким верхним слоем (1 мкм или менее). В этом случае можно получить мембраны с порами очень малого диаметра (порядка десятков ангстрем), которые можно использовать для различных процессов обратного осмоса. [c.57]

Таким образом, технология изготовления пропитанных мембран открывает широкие возможности получения разнообразных полупроницаемых мембран для проведения обратного осмоса и ультрафильтрации. [c.76]

Знание структуры полупроницаемых мембран имеет большое значение при решении задач разработки количественной теории мембранных процессов и их успешной реализации. Поскольку пористые мембраны наиболее перспективны для проведения процессов обратного осмоса и ультрафильтрации, то целесообразно подробнее рассмотреть основные методы определения пористости, размера и распределения пор для этого типа мембран. [c.91]

За последние годы мембранные процессы все более проникают в различные отрасли народного хозяйства. Разнообразие областей применения (в медицине —для очистки крови, в нефтепереработке —для обезвоживания масел подробнее см. главу VI) и задач, которые решаются или могут быть решены с помощью обратного осмоса и ультрафильтрации (разделение, очистка, концентрирование и т. д.), определяет необходимость создания многочисленных вариантов аппаратурно-тех-нологического оформления этих процессов, на основе широкого арсенала мембранных аппаратов, полупроницаемых мембран, конструкционных материалов. [c.109]

К аппаратам промышленных масштабов предъявляются требования, определяемые условиями их изготовления и эксплуатации. Прежде всего, промышленные аппараты для осуществления мембранных процессов, в том числе и для обратного осмоса и ультрафильтрации, должны иметь большую рабочую поверхность мембран в единице объема аппарата. Они должны быть простыми в сборке и монтаже ввиду необходимости периодической смены мембран. При движении жидкости по секциям или элементам аппарата она должна равномерно распределяться над мембранной поверхностью и иметь достаточно высокую скорость течения для снижения влияния концентрационной поляризации (см. стр. 170). При этом перепад давления в аппарате должен быть по возможности небольшим. Кроме того, необходимо выполнение всех требований, связанных с работой аппаратов при повышенных давлениях обеспечение механической прочности, герметичности и т. д. Создать аппарат, который в полной мере удовлетворяет всем требованиям, по-видимому, невозможно. Поэтому для каждого конкретного процесса разделения следует подбирать конструкцию аппарата, обеспечивающую наиболее выгодные условия проведения именно этого процесса. [c.115]

Значительный технологический эффект может быть получен от воздействия на мембранные системы таких внешних факторов, как электрические и магнитные поля, ультразвуковые волны и т. д. Более того, изучение влияния этих факторов на характеристики процесса разделения позволит полнее вскрыть механизм обратного осмоса и ультрафильтрации. [c.169]

Понятно, что изучение явления концентрационной поляризации, оценка его влияния на процесс обратного осмоса и ультрафильтрации и определение возможных путей снижения этого влияния представляет важную задачу при проектировании мембранных установок. [c.170]

Изучению влияния температуры на характеристики разделения обратным осмосом посвящено сравнительно небольшое число работ. Это объясняется тем, что ацетатцеллюлозные мембраны, которые получили наибольшее распространение при разделении, очистке и концентрировании водных растворов, разрушаются при температуре около 60 °С. Кроме того, с повышением температуры существенно возрастает скорость гидролиза ацетатцеллюлозных мембран [154], что сокращает срок их эффективной работы. Поэтому при использовании таких мембран в большинстве случаев нецелесообразно выходить за пределы комнатных температур. [c.183]

В целом анализ экспериментальных данных позволяет сделать вывод о том, что обратный осмос в большинстве случаев может эффективно использоваться при концентрациях электролитов, не превышающих для одновалентных солей 5—10%, для двухвалентных 10—15 и для многовалентных солей 15— 20%, Для растворов органических веществ этот интервал гораздо шире и зависит от размеров молекул вещества и степени его взаимодействия с мембраной. [c.190]

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]

В процессе обратного осмоса, как было показано выше, ионы через мембрану проходят практически в эквивалентных соотношениях. А это означает, что разделить таким методом, например, многокомпонентную смесь электролитов затруднительно (см. стр. 193). Вместе с тем задача подобного типа очень часто встречается на практике (например, при выделении определенных ионов из солоноватых и морских вод, извлечении ценных веществ из сточных вод, получении особо чистых веществ). [c.197]

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]

Для более полного понимания физической сущности явлений, приводящих к различиям в проницаемости и селективности мембран по отношению к компонентам растворов при их разделении обратным осмосом, как это следует из рассмотренного выше экспериментального материала по влиянию внешних факторов на характеристики процесса разделения, необходимо учитывать термодинамические характеристики растворов солей, их строение и стерические факторы. Исходя из совре- [c.201]

Рассмотренная модель, названная нами капиллярно-фильтрационной [158], позволяет заключить, что обессоливание водных растворов электролитов обратным осмосом есть не что иное, как дегидратация ионов—отбор воды, наименее прочно связанной с ионами солей, мембраной под воздействием приложенного давления. [c.204]

В разделе III изложена теория и методы, позволяющие исследовать поведение многокомпонентных растворов (незаряженных и заряженных). Основное внимание при рассмотрении незаряженных растворов уделено процессам диффузии с учетом и без учета химических реакций, движению растворов в каналах и трубах, процессам на полупроницаемых мембранах (обратному осмосу), массообмену частиц, капель и пузырьков с окружающей средой. Для заряженных растворов рассмотрены процессы в электролитической ячейке, электродиализ, структура двойпого электрического слоя, электрокипетические явления и электроосмос. [c.5]

Величина потока через мембрану является столь же вгьжной характеристикой, как селективность по отношению к различным типам растворенного вещества. Если выбор материала для мембраны основывался на характеристических разделительных свойствах, поток через приготовленную из этого материала мембрану можно улучшать за счет уменьшения толщины мембраны. Поток приблизительно обратно пропорционален толщине мембраны, поэтому большинство мембран обратного осмоса выполняются как асимметричные с плотным верхним слоем (толщиной до 1 мкм) и нижележащей пористой подложкой (толщиной 50-150 мкм). Сопротивление транспорту в такой мембране определяется в основном плотным верхним слоем. Различают два типа мембран с асимметричной структурой 1) интегральные или асимметричные мембраны и 2) композиционные мембраны. [c.300]

Обессоливание воды дистилляцией — хорошо освоенный, но энергоемкий процесс. Весьма перспективны и уже широко применяются электролиз и обратный осмос, Дистиляционное опреснение используют на высокопроизводительных станциях и для сильноминерализованных вод (более 10 г/л). Мембранные ме- [c.87]

Обратный осмос применен для очистки сточных вод, содержащих биологически жесткие ПАВ ОП-7 и ОП-10, для которых нет надежных методов очистки. При гииерфильтрации с соответствующим подбором мембран воду можно очистить от указанных ПЛВ до концентраций, допустимых для сброса воды в водоем. Были проведены эксперименты ио удалению обратным осмосом нз водных растворов анионоактивных ПАВ типа ал-килсульфатов натрия. В случае использования плотных мембран при одной ступени очнстки степень задержания ПЛВ из дистил[фованной воды (рН = 6,0) составила 93—98% при 18—20° С. [c.222]

Расчеты и накопленный фактический материал показывают, что применение полупроницаемых мембран может дать значительный экономический эффект в сложившихся традиционных производствах, открывают широкие возможности для создания принципиально новых, простых и малоэнергоемких технологических схем (особенно при сочетании с такими широко распространенными методами разделения, как дистилляция, адсорбция, экстракция и пр.), для улучшения качества продукции и позволяет использовать различные отходы. А тот эффект, который может дать широкое применение обратного осмоса и ультрафильтрации для решения, например, важнейшей технической и экологической проблемы современности — защиты окружающей среды от загрязнений, даже трудно переоценить. [c.8]

Основными факторами, оказывающими влияние на скорость и селективность обратного осмоса и ультрафнльтрации, являются рабочее давление, гидродинамические условия в аппарате, природа и концентрация разделяемого раствора, температура. При использовании уплотняющихся мембран имеет значение также продолжительность их работы. [c.170]

Скорость диффузии растворенного вещества с большой молекулярной массой (>500) в раствор низка и значительно меньше скорости диффузии электролита. Поэтому влияние концентрационной поляризации на процесс ультрафильтрации намного сильнее, чем на процесс обратного осмоса. Концентрация у поверхности мембраны при ультрафильтрации может достигнуть такого значения, что на мембране может образоваться слой геля, который резко снижает скорость процесса. Для того чтобы повысить скорость ультрафнльтрации, приходится интенсивно перемешивать раствор или прокачивать его с большой скоростью (до 3—5 м/с) над мембраной. Однако в ряде случаев такой путь оказывается непригодным, так как приводит к резкому повышению расхода энергии на циркуляцию раствора, недопустимому повышению температуры раствора, разрушению структуры некоторых биополимеров и т. п. В этих случаях более рациональным может оказаться применение турбулизирующих вставок. [c.174]

K2SO4, aS04, А12(504)з, а также бинарные смеси этих солей. Оказалось, что в условиях действия электрического заряда происходит значительное разделение не только противоионов (рис. 1V-25), но и Кононов (на мембранах, изготовленных из всех упомянутых выше материалов, были получены аналогичные результаты). Из рис. IV-25 следует, что подвод в обратноосмотическую ячейку электрического заряда коренным образом изменяет процесс разделения раствора. В процессе обратного осмоса происходит в основном отделение растворителя от растворенного вещества. В той же ячейке, но при условии наведения электрическим полем на мембранах заряда, происходит разделение ионов растворенного вещества. [c.198]