Мембрана для обратного осмоса ацетатцеллюлозные

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]

Отрицательное влияние гидролиза лучше пояснить на примере асимметричной ацетатцеллюлозной мембраны, применяемой для опреснения воды обратным осмосом. В данном случае происходит катализируемый кислотой гидролиз звеньев р-глюкозида, связывающих звенья ангидро-глюкозы в полимерную цепь. Происходящее уменьшение молекулярной массы приводит, во-первых, к постепенному ухудшению механических свойств и к неизбежному внезапному прорыву мембраны. Гидролиз, катализируемый основанием, вызывает постепенное деацилирование, по многим каналам влияющее на проницаемость, селективность и механические свойства. Если гидролиз идет быстро, проницаемость может возрастать благодаря увеличению числа гидрофильных гидроксильных групп. Если гидролиз идет медленно, увеличение гидрофильности может быть незаметным из-за увеличения сжатия и последующего снижения проницаемости вследствие того, что гидролизованный сополимер легче пластифицируется водой. Селективность падает из-за уменьшения числа гидрофобных ацетатных групп, служащих поперечными мостиками между соседними звеньями, а также вследствие того, что за большими ацетильными группами остаются пустоты, которые сейчас же заполняются сольватирующей ионы водой. [c.71]

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]

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]

Следует отметить, что работа ацетатцеллюлозных мембран при концентрациях, близких к ГПГ, недопустима еще и по той причине, что при этом происходит обезвоживание мембран, обусловленное, очевидно, отходом воды от мембраны в гидратные оболочки ионов сильных электролитов, поскольку свободной воды в растворе уже нет, и это вызывает необратимое ухудшение свойств мембраны. Практическое использование обратного осмоса становится невозможным уже задолго до достижения ГПГ из-за невысоких значений селективности и проницаемости. [c.206]

Эксперименты по применению обратного осмоса для очистки и концентрирования сбросной воды проводились на модельных радиоактивных растворах и на сбросных водах [200]. Было показано, что во всех опытах на модельных растворах активность воды после очистки снижается на 2—3 порядка. Последующие испытания, проведенные на реальной сбросной воде, подтвердили высокую эффективность обратноосмотической очистки радиоактивных отходов. В частности, применяя ацетатцеллюлозные мембраны, удается на два порядка снизить активность сбросных вод и достигнуть 100-кратного уменьшения их объема. [c.306]

Для очистки от растворенных примесей начинают применять метод обратного осмоса, или гиперфильтрации. Метод основан на отфильтровывании воды из раствора через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое. Для этого метода используются ацетатцеллюлозные мембраны различной производительности по воде и селективности по растворенным веществам. Процесс осуществляется при температуре окружающей среды, без фазовых превращений. [c.346]

Другое важнейшее достоинство динамических мембран-высокая удельная производительность, достигающая сотен литров с квадратного метра в час, что превышает удельную производительность широко распространенных ацетатцеллюлозных мембран для обратного осмоса. Следует также отметить, что срок службы динамических мембран практически неограничен. Мембраны обладают полупроницаемыми свойствами до тех пор, пока в разделяемом растворе имеются микроколичества материала (0,1-10 мг/л). В случае механического повреждения динамической мембраны возможно самовосстановление ее в результате отложения на подложке нового полупроницаемого слоя. Более того, если во время эксплуатации ухудшаются характеристики мембраны, их можно восстановить, смыв сорбированный слой растворителем, подаваемым с противоположной стороны подложки. [c.321]

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]

В большей части промышленного оборудования для обратного осмоса используются анизотропные ацетатцеллюлозные мембраны типа предложенного в работе /5/. Некоторые свойства ацетата целлюлозы и анизотропных мембран описаны в работе /27/. Ацетат целлюлозы отвечает трем существенным требованиям к эффективным мембранам для обратного осмоса он обладает превосходными пленкообразующими свойствами, высокой проницаемостью для воды, а его проницаемость для большинства водорастворимых соединений достаточно низка. В последние годы в поисках материалов с лучшими качествами для обессоливания воды был проведен ряд исследований проницаемости синтетических полимерных мембран по отношению к воде и солям. Эти исследования подтвердили интуитивные представления о том, что с усилением гидрофильных свойств материала мембраны ее проницаемость повышается как для воды, так и для солей. Данные о проницаемости некоторых материалов, соглас -но модели растворения и дифФузии, приведены на фиг. 1. Широкий интервал значений проницаемости для данного типа материала отражает изменения в химическом составе. Для ацетата целлюлозы, например, понижение степени ацетилирования приводит к повышению значения проницаемости по отношению к воде и соли. При работе с сополимерами поливинилпирролидон - полиизоцианат такая же тенденция появляется при снижении содержания полиизоцианата. Несмотря на то что графики неточны вследствие некоторой зависимости значений проницаемости от способа отливки мембран и от условий измерений, отчетливо видна тенденция изменений. Наклоны кривых, построенных в логарифмической системе координат, не одинаковы , так что наиболее селективные материалы, т.е. материалы, характеризуемые наиболее высоким отношением значений проницаемости для воды и соли, одновременно обладают самой низкой проницаемостью для воды. Линия, проведенная с наклоном, равным 1, представляет условия с задерживанием 99% растворенного вещества, определенные согласно модели растворения и диффузии при истинной разности давлений др -Дп- = 50 атм. Как видно, мембраны из [c.144]

В процессах обратного осмоса используются ацетатцеллюлозные и другие полимерные мембраны, в том числе и заряженные. [c.402]

Как отмечалось выше, для обратного осмоса наибольшее распространение получили ацетатцеллюлозные мембраны, обладающие высокой селективностью. Эти мембраны найдут применение и при широком внедрении динамических мембран. В каждом конкретном случае выбор мембран того или иного типа должен быть обоснован технико-экономическими расчетами. [c.34]

Следует отметить, что при концентрациях, близких к границе полной гидратации, работа ацетатцеллюлозных мембран недопустима потому, что при этом происходит обезвоживание мембран и как следствие — необратимое ухудшение ее свойств, обусловленное, очевидно, переходом воды из мембраны в гидратные оболочки ионов сильных электролитов, поскольку в растворе свободной воды уже нет. Из-за невысоких значений селективности и проницаемости практическое использование обратного осмоса становится невозможным уже задолго до достижения границы полной гидратации. [c.89]

Растворенные вещества, подлежащие разделению или концентрированию обратным осмосом или ультрафильтрацией, обычно имеют заряд (растворы электролитов, многих белков и т. п.). Часто несут заряд и мембраны, используемые для этих процессов. Например, ацетатцеллюлозные мембраны имеют небольшой отрицательный заряд. Поэтому можно предположить, что изменение pH может влиять на технологические характеристики мембраны и прежде всего на селективность. Кроме того, pH влияет и на толщину граничных слоев жидкости, что в значительной мере определяет селективные свойства мембран. [c.107]

Таким образом, ГПГ является пределом обратноосмотического концентрирования водных растворов неорганических солей. Следует отметить, что работа ацетатцеллюлозных мембран при концентрациях, близких к ГПГ, недопустима еще и по той причине, что при этом происходит обезвоживание мембран, обусловленное, очевидно, отходом БОДЫ от мембраны в гидратные оболочки ионов сильных электролитов, поскольку свободной воды в растворе уже нет, и это вызывает необратимое ухудшение свойств мембраны. Практическое использование обратного осмоса становится невозможным уже задолго до достижения ГПГ из-за невысоких значений селективности и проницаемости. [c.91]

Например, скачки концентраций могут наблюдаться сразу в нескольких местах на входе в капилляры и при переходе в поверхностную пленку. По-видимому, именно поэтому на ацетатцеллюлозных мембранах разделение в процессе испарения лучше, чем в процессе обратного осмоса. Можно предположить, что то же происходит и при испарении через целлофановые мембраны концентрированных растворов спиртов. [c.195]

Одной из важных задач при осуществлении процесса обратного осмоса и ультрафильтрации является выбор мембран, которые должны обладать высокой проницаемостью и селективностью, устойчивостью к действию разделяемых растворов, достаточной механической прочностью, неизменностью характеристик в процессе эксплуатации и хранения, низкой стоимостью. Наиболее пригодны мембраны ацетатцеллюлозного типа, обработанные для водопроницаемости перхлоратом магния. Эти мембраны с порами 0,3—0,5 нм характеризуются большой скоростью пропускания воды, хорошо отделяют соли и другие вещества, имеют высокую степень набухания. [c.151]

Давление. Давление является одним из основных факторов, определяющих производительность установок обратного осмоса. Производительность мембран увеличивается с повышением избыточного давления. Однако, начиная с некоторого давления, проницаемость мембран снижается вследствие уплотнения полимерного материала мембраны. Для ацетатцеллюлозных мембран максимальное давление составляет 10—15 МПа. [c.153]

При фильтрации растворов под давлением через мембраны с еще более тонкими порами, например, ацетатцеллюлозные (г 10- см), происходит задержка не только дисперсных частиц, но и растворенных молекул и ионов электролитов. Этот процесс, называемый гиперфильтрацией или обратным осмосом, широко применяют в настоящее время для очистки природных и технических вод (см. гл. ХП, XVIII). [c.26]

Мембраны в виде полых волокон представляют другой конструктивный подход к устройствам для разделения методом обратного осмоса. Как было показано, существенной особенностью анизотропной ацетатцеллюлозной мембраны является наличие очень тонкого слоя, задерживающего растворенные вещества. Большие потоки через эти мембраны позволяют сконструировать устройства, в которых можно достичь высокой производительности на единицу объема сосуда высокого давления. Мембраны в устройствах могут располагаться по типу фильтр-прессной конструкции (плоскорамная конфигурация), образовывать трубчатую конфигурацию или конфигурацию, Б которой мембраны свиты в рулонный модуль. Если потоки через мембраны достигают 490-980 л/(м2.сут), а плотность укладки мембран составляет 7 00 м /м объема сосуда высокого давления, при обессоливании воды можно получить удельную производительность, равную 350-700 м воды на 1 м объема сосуда высокого давления. Мембраны в виде полых волокон изотропны и непористы, и для достижения такой же удельной производительности по [c.164]

При обессоливании методом обратного осмоса можно с успехом применять обычные ионообменные мембраны /81/, Задерживание растворенных веществ в этом случае является функшей концентрации обрабатываемого раствора и выше для двухвалентных ко-ионов (ионов с тем же знаком заряда, что и у фиксированных в мембране зарядов), чем для одновалентных. Оба эти результата находятся в согласии с принципом ионного исключения Дон— нана /82/, Однако потоки воды, измеренные в работе /81/, были слишком малыми. Это обусловлено отчасти тем, что проницаемость ионообменных мембран по отношению к воде низка, и тем, что эти мембраны гораздо тошце анизотропных ацетатцеллюлозных мембран, [c.169]

В большинстве случаев применения обратного осмоса в целлюлозно-бумажном производстве в качестве предварительной обработки стоков оказалось достаточным одноступенчатое удаление крупных волокон и взвешенных частиц путем фильтрации сточной воды через сетку, имеющую -40 отверстий на 1 см (100 меш). В настоящее время во всех обратноосмотических системах с трубчатыми элементами используются ацетатцеллюлозные мембраны, скорость гидролиза которых минимальна при pH =. 5. При значениях pH, больших или меньших 5, увеличиваются повреждения и износ мемб- [c.254]

Результаты исследования динамики уменьщения диаметра пор в процессе образования напыленного слоя показали, что на испытанных подложках продолжительность напыления при получении мембран для микрофильтрации, ультрафильтрации и обратного осмоса составляет соответственно менее 30 мин, 30- 90 мин, более 90 мин. Продолжительность экспозиции можно значительно снизить, если использовать подложку с порами меньшего диаметра [30]. Например [31], получены мембраны для обратного осмоса с ф = 92—95% (по 3,5%-ному водному раствору Na l) и с высокой проницаемостью при продолжительности полимеризации 2—3 мин на подложке, которой служила нитрат-ацетатцеллюлозная мембрана (Millipo-ге) с >dn = 0,025 мкм (рис. 1-6). [c.26]

Анализ данных о влиянии температуры на селективность и проницаемость ацетатцеллюлозных мембран для обратного осмоса при разделении растворов неорганических веществ (например, Na l) (рис. 4-6) показывает, что с повышением температуры (примерно до 50°С) проницаемость мембраны сначала увеличивается обратно пропорционально вязкости жидкости. Затем зависимость G=f(t) начинает отклоняться от этой закономерности, проницаемость уменьшается и при / 85°С падает до нуля. Этот эффект можно объяснить усадкой и полным стягиванием пор мембраны в процессе структурирования полимера, заканчивающегося при указанной температуре, что подтверждается, в частности, необратимым изменением свойств этих мембран после работы при температуре более 50 °С. Селективность ацетатцеллюлозных мембран при повышении температуры до 60 °С возрастает незначительно, затем остается практически постоянной. [c.80]

Установлено, что ацетатцеллюлозными и полиакрилонит-рильными мембранами, широко используемыми для проведения обратного осмоса, в большей степени удерживаются катионоактивные вещества (алкамон ОС-2) и неионогенные ПАВ (например, ксилиталь 0-10) (рис. 4-31), в меньшей степени — анионоактивные вещества. Минимальная селективность мембран наблюдается по веществам, не являющимся поверхностно-активными, например, по полиэтиленгликолю (М-600), взятому для сравнения. Максимальную селективность мембраны имеют к веществам с низким значением критической концентрации мицел-лообразования (около 0,01—0,02%)—алкамону ОС-2 и ксили-талю 0-10. При повышении критической концентрации мицел-лообразовання селективность мембраны снижается. Минимальная селективность мембран по полиэтиленгликолю объясняется тем, что он не образует мицелл. [c.103]

Результаты сравнения предложенной корреляции с опытными данными для ряда промышленных ацетатцеллюлозных мембран приведены на рис. 5-3. С помощью соотношения (5.1) можно на основании экспериментально определенных значений селективности по каким-либо двум солям рассчитать селективность для любой другой соли при известных теплотах гидратации входящих в нее ионов. Для уменьшения погрешности расчета коэффициентов А я В целесообразно при экспериментальном определении селективности использовать растворы солей с наибольшей разницей значений АЯсг, например растворы 1—I и 2—2 валентных солей. Поскольку мембраны, применяемые для обратного осмоса, обычно маркируют по раствору Na l, достаточно экспериментально найти их селективность еще по одной соли, например по USO4, чтобы полностью охарактеризовать селективность этих мембран по отношению к другим сильным электролитам. [c.116]

На примере ионов К+ и Li+ показана [133] возможность использования обратного осмоса для определения координационных чисел гидратации. В основе метода лежит явление прекращения перехода раствора через ацетатцеллюлозную мембрану, когда концентрация электролита превышает границу полной гидратации. Опыты проводили на лабораторных ячейках с перемешиванием раствора. В предварительных экспериментах было подтверждено определенное ранее значение границы полной гидратации для Na l, равное 3,96 моль/л воды. Исходя из принятого на основе литературных данных значения координационного числа гидратации пыа+ = 6 (см. таблицу в разд. 4.3) было определено ИсГ = 8. После этого была изучена зависимость проницаемости мембран от концентрации КС1 и Li l в разделяемом растворе. Обработка зависимостей G = f(xi) с помощью метода наименьших квадратов показала, что проницаемость мембраны обращается в нуль при концентрации-K l, равной 3,46 моль/л воды, Li I — 3,97 моль/л воды. Принимая эти значения соответствующими границе полной гидратации и исходя из гсг = 8, получили значения координационных чисел гидратации /гк +=8 и /гы+ = 6, что полностью согласуется с литературными данными. [c.119]

На разделение спиртовых растворов обратным осмосом с использованием ацетатцеллюлозных мембран влияют одновре-тменно полярные и неполярные (гидрофобные) свойства молекул растворителя и растворенного вещества (см. гл. 5). Неполярными свойствами молекул можно пренебречь, если молекулярная структура растворенного вещества включает цепочку, Содержащую не более трех атомов углерода, не ассоциированных с полярной функциональной группой. Так как параметр полярности Тафта а для замещенных групп в молекуле спирта меньше, чем для воды, полярный эффект будет способствовать преимущественной сорбции воды на поверхности мембраны, в то время как неполярный эффект снижает ее. Если неполярный эффект значительно больше полярного, возможно изменение знака сорбции воды на отрицательный. Это приведет к тому, что на поверхности мембраны будет сорбироваться растворенное вещество. [c.165]

Анализируя опубликованные данные но проницаемости ацетатцеллюлозных мембран, Миарс предположил [124], что 99% воды переносится вязкостным течением через поры размером 0,6—0,9 нм (6—9 A), которые занимают —4% объема мембраны, и 1% — гомогенной диффузией. Из общего количества проникающей через мембрану соли 50% передается диффузией в сплошной среде и 50% увлекается потоком воды в порах, где концентрация ионов значительно меньше, чем в объеме раствора, благодаря электростатическим силам двойного электрического слоя на поверхности капилляров. Специальные опыты [125] показали влияние на процесс обратного осмоса диэлектрической постоянной поверхности раздела фаз мем- [c.86]

МПа. Использовалась ацетатцеллюлозная мембрана типа Владимир селективностью (по Na l) 96% и проницаемостью 150—220 л/(м2-сутки). Проведенные испытания показали, что метод обратного осмоса позволяет не только снижать общее со-лесодержание сточных вод на 95—98%, но и очищать сточную воду от органических веществ на 90—95%. Селективность и проницаемость мембран в течение продолжительного времени остаются без изменений. [c.391]