Мембрана для обратного осмоса подложки

Пористые мембраны нашли широкое применение прежде всего в процессах обратного осмоса, микро- и ультрафильтрации, реже-для разделения газов. 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 разделяемой смеси. Крупнопористый слой толщиной примерно 100-200 мкм, находящийся под активным слоем, является подложкой, повышающей механическую прочность мембраны. Мембраны с анизотропной структурой характеризуются высокой удельной производительностью, более медленной закупоркой пор в процессе их эксплуатации. Срок службы этих мембран определяется главным образом химической стойкостью материала мембран 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.315]

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]

Можно охарактеризовать различные процессы по структуре мембран. При микрофильтрации вся толщина мембраны дает вклад в сопротивление транспорту, особенно при использовании симметричных пористых мембран. Толщина мембраны может варьировать от 10 мкм до 150 мкм и более. При ультрафильтрации и обратном осмосе используются асимметричные мембраны, в которых тонкий, относительно плотный верхний слой (толщиной 0,1-1,0 мкм) нанесен на подложку с пористой структурой (толщиной 50-150 мкм). Гидравлическое сопротивление практически полностью локализуется в верхнем слое, тогда как нижний слой выполняет лишь функцию подложки. Поток через эти (и другие) мембраны обратно пропорционален эффективной толщине, а поскольку мембраны обладают асимметричной структурой с толщиной верхнего слоя менее 1 мкм, такие мембраны могут представить интерес с экономической точки зрения. Сравнение различных процессов дано в табл. У1-4. [c.284]

Композиционные мембраны составляют второй тип структур, часто используемых для обратного осмоса. В таких мембранах верхний рабочий слой и расположенная под ним подложка состоят из разных полимерных материалов, что позволяет оптимизировать каждый слой по отдельности. Первой стадией получения композиционной мембраны является приготовление пористой подложки. Важными характеристиками подложки являются ее поверхностная пористость и распределение пор по размерам. В качестве подложки часто используют ультрафильтрационные мембраны. Существуют различные методы нанесения тонкого плотного слоя поверх подложки [c.302]

ГИПЕР- И УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИОННЫЕ МЕМБРАНЫ, применяют для разделения р-ров методом обратного осмоса или ультрафильтрации. Наиб, распространены полимерные мембраны в виде пленок, полых нитей и тонких покрытий, нанесенных на подложки, имеющие форму листов или полых цилиндров. Гиперфильтрац. пленочные мембраны имеют асимметричную структуру, причем плотный (активный) слой, занимающий 0,1—0,3% ее толщины, обращен к разделяемой системе и обеспечивает задерживание растворенных в-в (напр., Nad) проницаемость 0,05—0,1 м / (м -сут-МПа) при селективности до 99%. Плотность упаковки в разделит, аппарате до 1000 м /м . Полые нити имеют внеш. диаметр 40—200 мкм, толщину стенки ок. 25% от него проницаемость 0,02—0,06 м /(м <суТ МПа) [c.135]

Опреснение воды с применением обратного осмоса (гиперфильтрации) происходит без фазовых превращений, энергия при этом в основном расходуется на создание давления исходной воды — среды практически несжимае -мой. Осмотическое давление растворов, близких по составу к природным водам, даже при их небольшой минерализации достаточно велико, например для морской воды, содержащей до 3,5% солей, оно составляет примерно 2,5 МПа. В установках по опреснению рекомендуется поддерживать рабочее -давление 5,0—10,0 МПа и выше, так как производительность их определяется разностью между рабочим и осмотическим давлением. Особенностью устано вок обратного осмоса является простота их конструкции и эксплуатации. Основные узлы этих установок — устройства для создания давления (насосы) и разделительные ячейки с полупроницаемыми мембранами. Мембраны, приготовляемые по специальной прописи из смеси ацетатцеллюлозы, ацетона, воды, перхлората магиия и соляной кислоты (соответственно 22,2 66,7 10,0 1,1 0,1% по массе), позволяют снижать концентрацию хлорида натрия в воде с 5,25 до 0,05% и имеют проницаемость 8,5—18,7 л/(м ч) при рабочем давлении 10,0—14,0 МПа срок их службы не менее 6 мес. Активная часть мембран — плотный поверхностный слой толщиной 0,25 мкм с очень мелкими порами, не видимыми в электронный микроскоп. Этот слой соединен с губчатой крупнопористой структурой (поры 0,1 мкм) толщиной 250 мкм, обеспечивающей механическую прочность мембраны и являющейся подложкой селективного поверхностного слоя. Поиск способов приготовления мембран продолжается, так как по предварительным расчетам обратный осмос при повышении проницаемости мембран до 5 м /м в сутки сможет конкурировать с другими способами опреснения воды. [c.674]

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]

При получении мембран для обратного осмоса в безэлект-родном тлеющем разряде из паров мономера большое значение имеют следующие факторы устойчивость материала подложки в плазме, размер пор и сорбционные характеристики пористой подложки, давление в системе. Значение первого фактора особенно важно, когда используются подложки из полимерного материала. В тлеющем разряде все полимеры в той или иной степени разлагаются. Получаемые при этом газовые продукты могут участвовать в процессе плазменной полимеризации мономера, что часто недопустимо из-за ухудшения характеристик мембраны. Наиболее чувствительны к плазме полимеры, которые содержат структуры и группы гидрофобных мономеров. [c.27]

Установлено, что полимерные пленки, выпускаемые промышленностью для ультрафильтрации, ионного обмена [158, 169, 170], а также мембраны из коллодия, желатины, целлюлозы и других материалов [171, 1721 не пригодны для обратного осмоса. Полупроницаемые мембраны, полученные Рейде и Спенсером 11731, имеют хорошую селективность, но малую проницаемость (0,4 л/м ч при давлении 40 ат). Мембраны, приготовляемые по специальной прописи из смеси ацетатцеллюлозы, ацетона, воды, перхлората магния и соляной кислоты (соответственно 22,2 66,7 10,0 1,1 и 0,1 весовых процента), позволяют опреснять воду с 5,25 до 0,05% Na l и имеют проницаемость 8,5—18,7 л м ч при рабочем давлении 100—140 ат [158, 1741, срок их службы не менее 6 месяцев [1751. Электронно-микроскопические исследования этих мембран [176—1781 показали, что их активная часть — плотный поверхностный слой толщиной 0,25 мк с очень мелкими порами, которые не представилось возможности обнаружить. Он соединен с губчатой крупнопористой структурой (поры 0,1 мк) толщиной 250 мк, обеспечивающей механическую прочность мембраны и являющейся подложкой селективного поверхностного слоя. Изыскания способов приготовления мембран продолжаются [159, 160, 179—191], так как, по предварительным расчетам 11921, обратный осмос может стать конкурентноспособным с другими способами опреснения воды при повышении проницаемости мембран до 5 м 1м в сутки. [c.415]

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]

Кроме ацетилцеллюлозы, для изготовления мембран был применен ряд других материалов, а именно полиамиды (найлоны), полибензимидазолы, сульфонированный диметилполи-фениленоксид и полиэтиленимин. Для обратного осмоса был также испытан другой класс мембран, называемых динамическими (или мембранами in situ). Это жидкие мембраны, которые фактически образуются непосредственно на микропористой подложке, когда на ее поверхность наносится раствор, содержащий поверхностно-активные вещества [219]. Некоторые пористые материалы, не обладающие достаточной селективностью для обратного осмоса, могут быть использованы в этих [c.369]