Обратноосмотические аппараты

Рис. 4.4. Обратноосмотический аппарат рулонного типа

Рис. 4.3. Фильтр-прессовый обратноосмотический аппарат конструкции ВНИИВодгео

Вязкость большинства жидких пищевых продуктов с повышением содержания твердых веществ увеличивается. Поскольку материал, предназначенный для концентрирования, необходимо перекачивать через камеры обратноосмотического аппарата, часто имеющие очень узкие входные и выходные отверстия, затруднения, вызванные изменениями вязкости, могут оказаться существенными. [c.219]

Рис. 5.4. Обратноосмотический аппарат рулонного типа.

Концентрирование раствора ч процессе обратного осмоса используется при обессоливании сточных и технологических вод. Концентрирование позволяет значительно уменьшить объем вод, подлежащих дальнейшей обработке, или получить раствор с таким содержанием ценных веществ, что он может быть повторно использован в технологическом процессе. Однако в некоторых случаях концентрирование раствора может стать отрицательным фактором. Так, например, в неправильно сконструированном или собранном обратноосмотическом аппарате могут возникнуть застойные зоны, в которых практически разделяемый раствор не будет двигаться вдоль поверхности мембран. Это приведет к увеличению в застойных зонах концентрации растворенных веществ, которые вызовут неблагоприятные явления, описанные ранее. Несмотря на схожесть этого явления (а также и его последствий) с явлением концентрационной поляризации, их нельзя считать идентичными, поскольку способы их устранения различны. [c.14]

Квазистационарность рассчитываемых процессов предполагает дискретность изменения параметров, зависящих от толщины слоя осадка. Для достижения необходимой точности расчета весь канал длиной L (как и при расчете обратноосмотического аппарата) разбивают на п равных участков длиной l = Lln. Все параметры и характеристики принимают постоянными по длине каждого участка. Для каждого интервала времени рассчитывают последовательно все п участков с целью определения расхода пермеата, его концентрации, а также локальных скоростей образования слоя и его текущей толщины. Для первого интервала времени мембрана предполагается чистой (5 = = 0). По истечении времени f толщина слоя осадка S = at. Для второго интервала времени высота свободного сечения в напорном канале Я—5. Так последовательно рассчитывают заданное число интервалов. Если при расчете первого интервала окажется а=0, это значит, что стационарный режим наступает сразу, и нет необходимости продолжать счет. [c.191]

С —секции / —обратноосмотические аппараты Л =1, 2,. .. к, [c.245]

Помимо перечисленных выше основных конструкций обратноосмотических аппаратов разрабатываются и другие. Так, представляет интерес центробежная установка [100]. Эта установка состоит 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. [c.66]

Принципиальная схема обратноосмотического обессоливания воды (рис. 1.1) обусловлена необходимостью постоянного отвода растворенных веществ от поверхности мембраны. Исходный раствор 1 разделяется в обратноосмотическом аппарате 2 с полупроницаемыми мембранами 3 на два потока фильтрат 4, обедненный растворенными веществами, и концентрат 5 с повышенным, по сравнению с исходным раствором, содержанием растворенных веществ. [c.12]

Рис. 5.3. Фильтр-прессовый обратноосмотический аппарат конструкции ВНИИ ВОДГЕО.

Большое распространение получили также аппараты с полыми волокнами. Наибольшего успеха в этой области добилась американская фирма Дюпон , выпускающая аппараты В-9 и В-10, в которых используются полые волокна из ароматического полиамида (рис. 1.10). В этих конструкциях полые волокна уложены параллельно оси аппарата на слой нетканого материала, закручиваемого в процессе изготовления аппарата вместе с пучками полых волокон вокруг центральной трубки. Концы волокон закреплены в эпоксидных блоках, причем концы волокон в блоке открыты. Фильтрующий элемент, состоящий из полых волокон, блоков и центральной трубки, помещен в стеклопластиковый корпус, закрытый крышками, которые удерживаются пружинными шайбами. В крышке имеется отверстие для отвода концентрата. Крышка, опирающаяся на пористый диск, служащий для отвода фильтрата от полых волокон, имеет отверстие для отвода фильтрата. Основные характеристики некоторых выпускаемых за рубежом обратноосмотических аппаратов с полыми волокнами приведены в табл. 1.5. [c.35]

Рис. 5.5J. Фильтр-прессный обратноосмотический аппарат фирмы ДДС (Дания)

Одновременно с созданием мембран велись исследования по разработке обратноосмотических аппаратов. Наряду с ранее разработанными фильтрпрессными появились аппараты трубчатого (1961 г.) и рулонного типов (1966 г.) и несколько позднее (1968 г.) — аппараты с полыми волокнами. [c.8]

Влияние загрязнений элементов обратноосмотических аппаратов на их производительность проявляется через ряд явлений. [c.57]

Рис. 1.2. Распределение концентраций растворенных веществ в напорной камере обратноосмотического аппарата

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]

Рис. 1.6. Фильтрпрессный обратноосмотический аппарат фирмы ХШС (Дания)

Процессы, приводящие к загрязнению элементов обратноосмотических аппаратов, во многом сходны с обычными процессами кристаллизации и осаждения взвещенных частиц. Однако при проведении обратного осмоса имеются также отличия, обусловленные наличием полупроницаемой мембраны. Кроме того, в большинстве случаев обратному осмосу подвергаются воды с повышенной концентрацией электролитов, что оказывает влияние на процессы осаждения взвешенных веществ и образование отложений высокомолекулярных соединений. [c.64]

Мембраны МГ А, как и все асимметричные мембраны из ацетилцеллюлозы, не сохраняют свои первоначальные свойства в сухом виде. Их необходимо хранить в набухшем состоянии влажными, не допуская развития микроорганизмов. Температура и pH среды, в которой хранятся мембраны, должна исключить гидролиз ацетилцеллюлозы. Наиболее подходящим для хранения ацетилцеллюлозных мембран является водный раствор сульфата меди с концентрацией 800 мг/л при pH 5...5,5 селективные свойства сохраняются в течение 2,5 лет, микроорганизмы не развиваются. Выпускаемые в настоящее время мембраны МГА инкло-дированы в глицерине, что допускает некоторое подсушивание мембран (кратковременное и неполное), что упрощает их смену в обратноосмотических аппаратах. [c.18]

Рассмотрим далее принципы конструирования и расчета обратноосмотических аппаратов. [c.36]

Рассмотрим далее соотношения между концентрациями солей и расходами различных потоков в обратноосмотическом аппарате, в котором уровень концентрационной поляризации практически равен единице. [c.41]

Выделим в обратноосмотическом аппарате элементарный объем таким образом, как это изображено на рис. 1.13. Уравнения баланса потоков раствора и растворенного вещества для этого элементарного объема имеют вид [c.41]

При определенных значениях С п и Л каждой паре чисел и соответствует определенное значение Сф. Задача оптимизации данной схемы установки заключается в подборе такой пары чисел a и а . которая обеспечит необходимое Сф при минимальных приведенных затратах, отнесенных к единице расхода фильтрата. Нами проведена ограниченная оптимизация рассматриваемой схемы, обеспечивающая при получении фильтрата заданного качества минимальные расходы энергии, а также минимальные капитальные затраты на насосы и электрооборудование и близкие к минимальным капитальные затраты на обратноосмотические аппараты. Для достижения названной цели необходимо минимизировать функцию [c.45]

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]

Загрязнение элементов обратноосмотических аппаратов (в частности, турбулизаторов, переточных каналов и т.п.) увеличивает гидравлические потери в напорном канале аппарата, которые при неблагоприятных условиях могут достигать 1...2 МПа при этом уменьшается действующее давление фильтрования по ходу обессоливаемой воды, что в соответствии с формулой (1.3) также приводит к падению производительности обратноосмотического аппарата. [c.57]

ГЛАВА 3. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ПРИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ [c.60]

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]

Все отложения в обратноосмотических аппаратах можно разделить на три большие группы, различающиеся как по химическому составу, структуре и размеру частиц осадка, так и по механизму их образования (рис. 3.1). [c.63]

Дополнительное загрязнение обратноосмотических аппаратов может быть вызвано также взвешенными и коллоидными частицами, образующимися при обработке воды перед ее обессоливанием. Так, при реагентном умягчении в воде могут появиться мелкодисперсные частицы карбоната кальция, коагулянта, нерастворенные остатки реагентов и т.п. Коллоидные частицы образуются в воде и при окислении двухвалентного железа, которое часто присутствует в подземных солоноватых водах, подвергаемых обессоливанию обратным осмосом. При контакте с воздухом вод, содержащих двухвалентное железо, его окисление происходит в соответствии с реакцией [c.65]

При расчете обратноосмотических аппаратов для обессоливания воды обычно задаются минимальным расходом концентрата на выходе из аппарата и максимальным выходом фильтрата. Первая величина в значительной мере определяется тппом турбулизатора, вторая — во многом ограничена растворимостью труднорастворимых веществ. Выразим длину напорного канала через эти две величины. Так как [c.270]

Из уравнения (30) можно сделать несколько выводов. Геометрия канала дпя обрабатываемого раствора не имеет большого значения, однако поток воды, скорость раствора и коэффициент диффузии растворенного вещества являются важными факторами. Существенные особенности уравнения (30) были подтверждены экспериментально /103,108/. Большинство обратноосмотических аппаратов конструируется исходя из компромисса между потерями на трение, связанными с высокими скоростями течения раствора, и концентрационной пол5физацией и ее влиянием на поток воды и задерживание. В устройствах для обессоливания компромиссный режим выбирается с учетом диффузионной способности растворенного вещества, зависящей от его коэффициента диффузии. Значение коэффициента диффузии выбирается равным коэффициенту диффузии Na HDj = I.e-I M / при 25 С), который жляется типичным представителем солей в морской воде ипи солоноватых водах. Однако, если в исходном растворе содержатся макромолекулы, для которых - [c.186]

Следует отметить, что вследствие неопределенности параметров работы мембраны и размеров каналов в реальных обратноосмотических устройствах практикуется некоторая "настройка" этих устройств. Эмпирически определяется влияние скорости исходного потока на работу аппарата /109/ и затем устанавливается соответствующее оптимальным условиям значение скорости исходного потока. Имеются некоторые данные о работе реальной системы в производственных условиях. Результаты, полу генные на опытной установке с номинальной производительностью 250 м воды в сутки, вероятно, типичны для работы трубчатого обратноосмотического аппарата. Установка содержала трубки диаметром 2,5 см, а средний поток воды составлял 980 л/(м . сут). При числах Рейнольдса на входе и выходе 40 ООО и 11 ООО соответственно поляризационный модуль изменялся от 1,1 до 1,5 в зависимости от потока через мембрану и числа Рейнольдса, а перепад давления на установке достигал 5 кгс/см /46/. В испытаниях обратноосмотической установки производительностью 230 м /сут (табл. 5) средний поток воды составлял 500 л/(мсут), поляризационный модуль по оценке находился в интервале 1,2-1,4, а перепад давления в системе составлял - 2,8 кгс/см 2 /47 /. [c.187]

В 1972 г. во ВНИИ ВОДГЕО В.А. Лишневским и другими разработан пригодный для промышленного применения фильтрпрессный обратноосмотический аппарат. На его основе совместно ВНИИ ВОДГЕО и НИИКВОВ (А.М. Перлина, Я.Д. Рапопорт, С.Ф. Абрамович и др.) разработана первая отечественная обратноосмотическая опреснительная установка УГ-1. В 1974 г. на основании рекомендаций ВНИИ ВОДГЕО и НИИКВОВ Союзгипроводхозом (B. . Кутузов) разработана установка УГ-10. В тот же период 1973-1975 гг. предприятием изготовлено несколько опытных установок типа Роса для опреснения морской воды и по рекомендации МХТИ им. Д.И. Менделеева (Ю.И. Дытнерский и др.) - установка фильтрпрессного типа для обессоливания радиоактивных сточных вод. [c.9]

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ПЮЦЕСС ОБЕССОЛИВАНИЯ [c.56]

Несколько научно-исследовательских коллективов занимаются физи-ко-химическими и гидродинамическими аспектами обратного осмоса. Наибольшие успехи в этом направлении достигнуты в МХТИ им. Д.И. Менделеева (Ю.И. Дытнерский, Р.Г. Кочаров и др.), в институте физической химии АН СССР (Н.В. Чураев и др.), ИКЮСВ им. А.В. Думанского (С.С. Духин), Научно-исследовательском физико-химическом институте им. Л.Я. Карпова (С.Ф. Тимашев), ЛГУ им. A.A. Жданова (Д.А. Фридрихсберг и др.). Построены математические модели процесса обратного осмоса, связывающие задерживающие способности полупроницаемых мембран с их структурой, свойствами материала мембраны, раствора и внешними параметрами процесса. Исследовано влияние гидродинамических условий в обратноосмотических аппаратах на эффективность процесса. [c.10]

Различают две разновидности изготовления обратноосмотических полимерных мембран непосредственно внутри собранного аппарата либо части аппарата.. Гидрокастинг заключается в прокачке полимерного раствора по трактам собранного без мембран обратноосмотического аппарата. В результате этого стенки камер аппарата покрываются тонким слоем полимерного раствора, который после соответствующих технологических операций (прокачивание газа и осадительной ванны, термическая обработка) превращается в полупроницаемую мембрану. Другая разновидность этого способа заключается в погружении собранного без мембран фильтрующего элемента в раствор полимера . Затем элемент вынимают из раствора полимера, избыток раствора стекает, а на стенках фильтрующего элемента после определенных технологических операций образуется полупроницаемая мембрана. [c.16]

В настоящее время все большее распространение получают составные мембраны [64, 68]. Эти мембраны представляют собой, по крайней мере, две пленки с различной пористостью, наложенные одна на другую. Плотная пленка, обеспечивающая селективность мембраны, может иметь толщину до 10 нм менее плотная пленка служит поддерживающим слоем для селективного слоя, ее назначение - воспринимать нагрузку от прилагаемого гидростатического давления, предохранить плотный, но очень тонкий слой от повреждения и отвести профильтрованную воду от селективного слоя к дренажному устройству обратноосмотического аппарата. Такие мембраны имеют большую производительность при высокой селективности за счет регулирования толщины и свойств каждого слоя индивидуально и использования различных полимерных материалов для каждого слоя. Для плотного слоя можно использовать дорогостоящие материалы, так как его объем весьма незначителен, что позволяет подобрать для мембран материалы, увеличивающие рабочий диапазон pH обрабатьшаемых вод и обладающие стойкостью в растворах с повышенной температурой. Такие мембраны HR 95 и HR 98, задерживающие соответственно более 95 и 98,5% хлорида натрия из его 0,25%-го раствора при давлении 4,2 МПа и температуре 25 С и обладающие при этом производительностью 1920 л/(м сут), выпускает фирма ДДС (Дания). Составные мембраны используются также в рулонных фильтрующих элементах фирм Торей (Япония) и Фильмтек ( KIA). [c.16]

Обратноосмотические аппараты входят в состав установок. Процесс обратноосмотического обессоливания воды происходит в самих аппаратах, которые включают в себя один или несколько фильтрующих элементов, состоящих в общем случае из полупроницаемых мембран, дренажных устройств и турбулизаторов-разделителей. Достаточно полное представление о существующих конструкциях обратноосмотических аппаратов, которые условно подразделяются на четыре типа [фильтрпрессный (плоскокамерный), рулонный, трубчатый и аппараты с полыми волокнами], дается в работах Ю.И. Дытнерского, A.A. Ясминова с соавторами". Б данной книге приводятся описание и основные характеристики конструкций аппаратов, получивишх наибольшее распространение в СССР и за рубежом в установках обратноосмотического обессоливания воды. [c.30]

Практически во всех водах, подлежащих обессоливанию, находятся во взвешенном состоянии частицы различной дисперсности. Самыми распространенными являются частицы размером 0,1..20 мкм. Однако наибольший вред обратноосмотическим аппаратам наносят частицы размером менее 5 мкм, поскольку более крупные частицы могут быть удалены на стадии очистки воды перед обессоливанием при использовании традиционных способов водоподготовки .Частицы с размером менее 5 мкм не задерживаются механическими фильтрами и могут попасть в обратноосмотичёские аппараты. Единого мнения о том, частицы какого размера вызывают наиболее неблагоприятное воздействие на процесс обратного осмоса, нет. Например, в работе авторы приходят к выводу, что таковыми являются частицы с размером 0,3...5 мкм, а Брюнелле считает, что их диаметр составляет 1 нм. .. 2 мкм [52]. [c.64]

В описанных ранее конструкциях обратноосмотических аппаратов поток фильтрата движется по дренажу параллельно мембране. Несмотря на малую высоту дренажного канала, которая обусловлена требованием высокой плотности укладки мембран в аппарате, гидравлическое сопротивление фильтрату в дренаже должно быть невелико. Существенные гидравлические потери в дренаже уменьшают действующее давление фильтрования и вызывают как падение производительности мембран, так и падение их солезадержания (см. п. 1.4). [c.37]

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]

Многие полимерные материалы в том числе и ацетилцеллюлоза, являются хорошей питательной средой для микроорганизмов. Это создает предпосылки для развития на поверхности мембран колоний микроорганизмов, случайно занесенных с обрабатываемыми водами в обратноосмотический аппарат. Микрофлора и микрофауна и продукты их жизнедеятельности могут вызвать изменение в полимере мембраны, а также в структуре ее активного слоя, что приведет к ухудшению характеристик процесса обессоливания. Биохимическое воздействие микроорганизмов на полупроницаемые мембраны более опасно, чем их химическая деструкция. Оно может привести к разрушению активного слоя до такой степени, что на некоторых участках обнажится поддерживающий слой мембраны с порами, размер которых соизмерим с размерами бактерий. Последнее обстоятельство особенно опасно при использовании опресненной воды в питьевых целях, так как в этом случае возможно попадание патогенных микробов и вирусов из бпресняемой воды в фильтрат. [c.55]

При эксплуатации обратноосмотических обессоливающих установок поверхность полупроницаемых мембран загрязняется отложениями различных веществ. Образование отложений ведет к уменьшению как производительности, так и солезадержания мембран в обратноосмотическом аппарате. Загрязнение мембран может настолько существенно [c.56]

K.M. Ташеневым приведенные зависимости были подтверждены экспериментально [44]. Как следует из уравнения (2.7), с увеличением слоя осадка увеличивается и, следовательно, осмотическое давление разделяемого раствора, что вызывает, в свою очередь, падение производительности обратноосмотического аппарата. [c.58]

Загрязнение напорного канала в некоторых случаях может привести к резкому выходу обратноосмотического аппарата из строя. Так, при загрязнении турбулизатора-разделителя рулонного фильтрующего элемента перепад давлений с его разных торцов может увеличиваться до тех пор, пока не наступит разрушение элемента из-за относительного сдвига слоев рулона (так называемый телескопинг ) при этом произойдет значительное увеличение производительности и солесодержания фильтрата. [c.59]

ПРИЮДА И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ [c.60]

При обработке подземной воды на поверхности мембран образуются осадки, содержащие в основном сульфат и карбонат кальция (табл. 3.1). Кроме того, в этих отложени.чх могут быть соединения железа, кремния, магния. Осадок, образующийся в различных зонах обратноосмотических аппаратов в процессе их эксплуатации, может иметь различный состав. Так, осадок, образовавшийся при эксплуатации установки УГ-10, даже визуально был двух типор. Часть загрязнений соетоя- [c.60]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология