Применение мембран в процессах ультрафильтрации

Мембраны подразделяются на пористые и диффузионные. Пористые мембраны нашли широкое применение в процессах обратного осмоса, микро- и ультрафильтрации. Они имеют как анизотропную, так и изотропную структуру. [c.375]

Михаэле [131] в своем обзоре осветил развитие мембранной ультрафильтрации, изложил ее основные принципы, виды оборудования и области применения в химической промышленности. Портер и Михаэле [132] провели сравнение областей размеров молекул и частиц, доступных процессам разделения. Они описали применяемые мембраны с однородными по размеру порами, [c.462]

В связи со все возрастающим значением защиты водоемов от сбросов различных примесей с промышленных предприятий, в том числе и с ВПУ ТЭС, в последние годы возросло внимание к безреагентным методам для обессоливания воды. В настоящее время наиболее разработаны для практического применения мембранные методы. Известно несколько видов мембранных процессов ультрафильтрация, обратный осмос (гиперфильтрация), электродиализ, диализ. В основе всех мембранных методов лежит перенос примесей или растворителей через мембраны. Природа сил, вызывающих этот перенос, может быть различной. Соответственно различаются и мембраны, применяемые в таких процессах. При использовании сил давления (ультрафильтрация и обратный осмос) мембраны должны пропускать растворитель (воду), в максимальной степени задерживая ионные и молекулярные примеси. При использовании электрических сил мембраны должны быть проницаемы для ионов и не должны пропускать воду [23, 35, 41]. [c.120]

Наряду с указанными типами конструкций ТФЭ при малых рабочих давлениях (например, для ультрафильтрации) мембрану используют без трубки или армируют ее в процессе формования тканым рукавом. Диаметр таких мембран обычно не превышает 3—5 мм. Это значительно повышает удельную рабочую поверхность мембран и снижает материалоемкость аппаратов. С целью предохранения таких мембран от прогиба и излома, а также для создания удобства при сборке аппаратов мембраны формуются в виде монолитных блоков или соединяются друг с другом гибкой связью 2 (рис. П1-17) с образованием при сворачивании в рулон подвижного пакета. Концы такого пакета заливаются смолой так, чтобы каналы трубчатых мембран 1 оставались открытыми. Блок устанавливается в корпус аппарата 3 и уплотняется по торцам, которые отделяют напорные камеры от камеры сбора фильтрата. Такие конструкции нашли ограниченное применение из-за низкой прочности пористых мембран, но при устранении этого недостатка могут быть весьма перспективными. [c.125]

Синтетические мембраны уже более 100 лет применяются для концентрирования и разделения методом ультрафильтрации. Примерно до 1960 г. процесс ультрафильтрации дпя обработки промышленных вод почти не использовался, а его лабораторное применение ограничивалось изучением закономерностей проницаемости мембран и выделением или концентрированием тех или иных вешеств в небольших количествах. Исследования в этой области до 1935 г. рассмотрены в работе /20/, [c.169]

Мембраны подразделяют на пористые и диффузионные. Пористые мембраны нашли широкое применение в процессах обратного осмоса, микро- и ультрафильтрации. Они имеют как анизотропную, так и изотропную структуру. Мембраны с анизотропной структурой имеют поверхностный тонкопористый слой толщиной 0,25—0,5 мкм (называемый активным, или селективным), представляющий собой селективный барьер. Компоненты смеси разделяются именно этим слоем, располагаемым со стороны обрабатываемого раствора. Крупнопористый слой толщиной около 100—200 мкм, находящийся под активным слоем, является подложкой, повышающей механическую прочность мембраны. Мембраны с анизотропной структурой характеризуются высокой удельной производительностью, отсутствием закупорки пор в процессе их эксплуатации. Срок службы этих мембран определяется главным образом химической устойчивостью материала мембраны в перерабатываемых средах. Для мембран с изотропной структурой характерно быстрое снижение проницаемости вследствие закупорки пор коллоидными или взвешенными частицами, часто содержащимися в разделяемых растворах. [c.12]

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]

Альтернативный теоретический подход заключается в применении термодинамики необратимых процессов. Термодинамика необратимых процессов дает основы, в пределах которых возможно описание обратного осмоса, ультрафильтрации и любого из диссипативных процессов, описанных в этой книге, однако ее положения не зависят от типа модели и она не проясняет механизма возникновения потока через мембраны. [c.134]

Несмотря на кажущуюся простоту процесса обратного осмоса и ультрафильтрации до настоящего времени нет единого взгляда на механизм перехода воды через мембраны. Существует несколько гипотез, объясняющих процесс отделения воды от солей при фильтровании воды через мембрану гиперфильтрационная (ситовая), сорбционная, диффузионная, электростатическая и др. Среди них наибольшее применение имеют две первые гипотезы. [c.124]

Мембраны находят широкое применение для разделения растворов и коллоидных систем методом диализа. Для ускорения процесса на систему, находящуюся по разные стороны мембраны, может быть наложено электрическое ноле. В этом случае процесс называется электро диализом. Если для интенсификации разделения к системе прикладывается давление, процесс называют ультрафильтрацией. Значительный интерес представляет разделение растворов методом обратного осмоса 12, 3]. [c.110]

В настоящее время самое большое распространение после микро-, гипер- и ультрафильтрации получил процесс гемодиализа, где широко используются мембраны. В перспективе можно ожидать, что при замене асбестовых диафрагменных ячеек при производстве каустика и хлора на эффективные ионные фтор-полимерные мембраны электрохимические мембранные процессы снова найдут применение в промышленности. [c.24]

Процесс обратного осмоса отличается от ультрафильтрации областью применения и аппаратами. Недостатки метода обратного осмоса — процессы концентрационной поляризации и повышенное требование к уплотняющим устройствам аппаратов. Для удаления концентрированного слоя используют различные устройства, турбулизирующие поток ближней зоны раствора у мембраны (турбулизаторы, мещалки, струйные потоки и др.). При обратном осмосе размер молекул отделяемого растворителя соизмерим с размером молекул вещества в растворе (при ультрафильтрации различие было значительным). [c.220]

Мембранная фильтрация представляет собой сферу деятельности, которая имеет огромные размеры и играет очень важную роль. Это был один из первых высокотехнологических процессов. С начала 50-х гг., когда впервые в промышленном масштабе была осуществлена очистка воды от загрязнений с применением мембранных фильтров, их производство быстро выросло в крупную отрасль промышленности. Только в США более 20 фирм продают мембранные фильтры, главным образом собственного производства, но существует также ряд европейских и японских фирм. В социалистических странах мембраны изготавливаются в ГДР, СССР и ЧССР. Хотя в настоящее время производство мембранных фильтров достигло почти полного своего развития и установилось в разумных пределах, оно сохраняет свою динамичность, о чем свидетельствует периодическое появление в течение последних 10 лет новых типов мембран. В настоящее время одной из наиболее интенсивно развивающихся областей является разработка мембран для ультрафильтрации и обратного осмоса. Еще одним достижением стало [c.19]

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]

Для обессоливания смеси биохимически очищенной сточной воды и продувочной воды из градирен на ряде заводов используются установки, работа которых основана на принципе обратного осмоса. Они включают блоки известкования, умягчения во взвешенном слое, фильтрования и обратного осмоса. Согласно зарубежным данным [88], этот метод имеет преимущества по сравнению с ранее используемыми методами замораживания, многокорпусного выпаривания, адиабатического многоступенчатого испарения, парокомпрессорной дистилляцией. Кроме того, в этом процессе не требуется применения оборудования из специальных сталей, и он относительно прост в оформлении. В ближайшем будущем этот метод, несомненно, заменит более дорогостоящий способ термического обезвреживания сточных вод. Работы по его разработке уже ведутся рядом научно-исследова-тельских организаций. Проведены опытные испытания метода обессоливания сточных вод с применением обратного осмоса, ультрафильтрации (для удаления органических соединений), фильтрования через динамические мембраны (для удаления органических соединений и обессоливания). Получаемый в процессе концентрат после прохождения каскада аппаратов направляется на сушку. [c.168]

Аналогично построена вторая часть. Вводная гл. 7 написана проф. Рейдом, работы которого впервые познакомили нас с обратным осмосом. В гл. 8 описаны мембраны, используемые в процессах ультрафильтрации и обратного осмоса, и основные принципы осуществления этих процессов. В гл. 9 рассмотрены затраты на осуществление процессов ультрафильтрации и обратного осмоса. Следующие три главы (гл. 10-12) являются иллюстративными пр -мерами применения мембранных процессов под действием давления. Главы 10 и 11 посвящены использованию обратного осмоса в пищевой и целлюлозно-бумажной отраслях промьш1ленности, а гл. 12-применению ультрафильтрации и обратного осмоса для обрабогки промышленных отходов. В гл. 13 исчерпывающе изложены процессы мембранного газоразделения под действием давления. [c.9]

В этой главе показано практическое значение принципов обратного осмоса, описанных в гл. 7. Кроме того, приводятся типичные характеристики работы мембран для обратного осмоса, а также указываются некоторые их недостатки и отрицательные стороны процесса в целом. Рассмотрены ультрафильтрация и ультрафильтрацион-ные мембраны, однако менее детально. Эта глава является как бы введением в обсуждение инженерных и экономических аспектов и ряда областей практического применения обоих процессов (гп. 9-13). Рассмотрение ограничивается водными фазами и использованием гидростатического давления как движущей силы, хотя некоторые мембраны, пригодные для обратного осмоса, можно использовать также для разделения газов (гл. 13). [c.131]

В последнее время существенный прогресс в выделении продуктов метаболизма из культуральных жидкостей достигнут благодаря применению мембранной технологии, прежде всего процессов микрофильтрации и ультрафильтрации через полимерные мембраны со специально подобранным размером пор Таким способом удается полностью удалить клетки из культуральных жидкостей, концентрируя их микрофильтрацией и получая фильтрат, составляющий 90% и более (по объему) от исходной жидкости и абсолютно не загрязненный клетками. При использовании ультрафильтрации бесклеточная жидкость может быть отделена от крупных, например белковых, молекул, не проникающих через мембрану с диаметром пор 5—45 нм. Таким методом в производстве аминокислот удается добиться значительного осветления раствора, поскольку окрашенные примеси оказываются в концентрате и не мешают выделению аминокислоты из пер-меата. [c.27]

Мы определили диализ как процесс, при котором вещества в растворе разделяются благодаря диффузии через мембрану. Нашедший повсеместное применение в биохимических исследованиях диализ не отличается по существу от ультрафильтрации, но представляет собой более простой процесс, при котором единственной движущей силой является концентрационный прадиент и не требуется какого-либо перепада давлений. Задача диализа, как правило, состоит в том, чтобы очистить, например, раствор белка или нуклеиновой кислоты или же клеточный экстракт, позволив ему прийти в равновесие с буферным раствором с помощью мембраны. При тех размерах пор мембраны, которые обычно используются в диализе, все низкомолекулярные вещества пройдут через мембрану, а макромолекулы задержатся. Ионы буферного раствора, находящегося по другую сторону мембраны, пройдут в противоположном направлении и уравновесят раствор макромолекул. В конеч- [c.354]