ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очистка сточных вод от синтетических ПАВ гиперфильтрацией из "Физико-химические особенности очистки сточных вод от ПАВ" В последнее время в Советском Союзе и за рубежом для получения воды, свободной от растворенных примесей, начинают применять метод обратного осмоса, или гиперфильтрации. Под гиперфильтрацией понимают [163] фильтрование растворов под давлением через специальные полупроницаемые мембраны, пропускающие молекулы воды и полностью или частично задерживающие молекулы и ионы растворенных веществ. В основе метода лежит явление осмоса, которое заключается в самопроизвольном переходе молекул растворителя в раствор при условии разделения их полупроницаемой мембраной и возникновением при этом движущей силы, называемой осмотическим давлением. Повыщение давления под раствором сверх осмотического приводит к переходу растворителя в обратном направлении (обратный осмос). Схема возникновения обратного осмоса представлена на рис. V.l. [c.116] Осмотическое давление даже при небольших концентрациях растворов достаточно велико. Например, для морской воды, содержащей 35 г/л солей, оно составляет 245,25-10 Н/м . В связи с этим рабочее давление в гиперфильтрационной установке по разделению жидких смесей рекомендуется поддерживать на уровне (4604-980)-10 Н/м и даже выше, поскольку производительность процесса определяется разностью между рабочим и осмотическим давлением [164]. [c.116] Разделение смесей методом обратного осмоса происходит без фазовых превращений, энергия расходуется в основном на создание давления исходной жидкости (практически несжимаемой среды). Затраты энергии в установках по опреснению морской воды указанным методом составляет 13,2 квт-ч/м пресной воды против 79,3 квт-ч/м при опреснении с помощью многоступенчатой или вакуумной дистилляции и 47,5 квт-ч/м при опреснении замораживанием. Важным преимуществом установок обратного осмоса является простота их конструкции и эксплуатации [165, 166]. Основные элементы установки — устройство для создания давления жидкости и разделительная ячейка с закрепленными в ней полупроницаемыми мембранами [163]. [c.116] Гиперфильтрация осуществляется при температуре окружающей среды, что имеет большое значение при разделении жидких смесей, компоненты которых разлагаются, разрушаются или полимеризуются при нагревании. Минимальный расход энергии обусловил исключительный интерес к гиперфильтрационному методу для опреснения морской и солоноватых вод [167]. Однако возможности практического применения метода не ограничиваются этой областью. Сейчас его применяют для выделения воды из растворов органических веществ и концентрирования примесей, содержащихся в сточных водах. [c.116] Усовершенствование гиперфильтрационного метода для очистки сточных вод ведется в основном по двум направлениям создания мембран, которые хорошо пропускают воду и задерживают растворенные вещества, и конструирования различных типов установок и устройств, в которых используются мембраны. Наибольшее распространение получили мембраны, изготовленные из ацетатцеллюлозы. [c.117] Гиперфильтрация с применением ацетатцеллюлозных мембран iбылa использована для разделения водно-спиртовых упеводородных Смесей [168]. В результате исследований было установлено, что указанную смесь можно эффективно разделить при содержании спирта, составляющем более 25% от общего объема смеси. [c.117] Ряд исследователей [169, 170] установили возможность разделения водных растворов сахаров с целью концентрирования последних, а также отделения воды от растворов глицерина и глюкозы. На примере смеси глицерин — вода показана [171] возможность описания протекающих в растворах органических веществ процессов с помощью эмпирических и теоретических уравнений, полученных для систем, образованных водными растворами неорганических солей. [c.117] С помощью ультрафильтрации можно удалить также прочие электролиты и вешества с низким молекулярным весом (мочевину, фенол, ацетон) из растворов протеина и нуклеиновых кислот. На успешное использование гиперфильтрации для концентрирования мочевины, веронала и др. указывается в работе [163]. [c.117] В работе [164] описано применение метода гиперфильтрации для очистки сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. Применение [172] его для очистки сточных вод нейтральной сульфитной целлюлозы позволило снизить ВПК с 10 до 1,8 т/с. При этом сточные воды удалось сконцентрировать по содержанию растворенных веществ с 0,5 до 8—10%, т. е. в 16—20 раз. Авторы считают, что обратный осмос экономически целесообразно применять для очистки сточных вод с содержанием в них растворенных веществ не более 15%. [c.117] Ряд работ посвящен применению обратного осмоса для выделения из водных растворов ПАВ и лигнина, капролактама, фенола [174, 175]. В последнем случае данные различных авторов противоречивы. Так, в одних работах указывается, что фенолы удается удерживать не более чем на 20%. В других работах указывается, что эффект очистки фенолсодержащих сточных вод может достигать 504-80% [176, 177]. [c.118] Авторы работы [164] успещно применили гиперфильтрационный метод для очистки сточных вод, содержащих такие загрязнители, как биологически жесткие ПАВ, например ОП-7 и ОП-10. Как известно, для таких веществ пока не разработаны надежные методы очистки. Степень перевода их в пенный продукт в процессе флотации недостаточно высока. При гиперфильтрации с соответствующим подбором мембран можно очистить воду от указанных ПАВ до концентраций, допустимых для сброса воды в водоем или направления в систему оборотного водоснабжения, концентрат можно повторно использовать или уничтожить. [c.118] Авторами данной книги были проведены эксперименты по удалению методом обратного осмоса из водных растворов синтетических ПАВ типа алкилсульфатов натрия. Исследования проводили на ячейке стационарного типа. Она была выбрана в связи с трудностью синтеза больщих количеств индивидуальных алкилсульфатов натрия, меченых радиоактивной серой. Необходимое давление над раствором создавали при помощи сжатого азота, подаваемого из баллона. Для устранения влияния концентрационной поляризации в ячейке осуществляли электромагнитное перемешивание. Опыты проводили с дистиллированной водой (pH = 6,0) при температуре 18- 20 °С. [c.118] При использовании плотных мембран были получены высокие значения степени задержания индивидуальных алкилсульфатов. Так, додецил-, тридецил-, тетрадецил-, пентадецил- и гексадецилсульфаты натрия задерживались на 93—98% при одной ступени очистки. Степень задержания для децилсульфата натрия достигала 80%, причем она незначительно возрастала с увеличением исходной концентрации растворенного вещества. [c.118] Пропускная способность данного типа мембран при давлении (196—245)-104 Н/м2 (245—294) 10 Н/м составляла 150-200 л/м в сутки. [c.118] При использовании ультрафильтрационных мембран были получены следующие результаты. Степень задержания образцов с двенадцатью, четырнадцатью и шестнадцатью атомами углерода в отсутствие электролитов составляла 75, 80 и 90% соответственно. Пропускная способность при давлении равнялась 300—400 л/м в сутки. [c.118] В сточных водах всегда присутствуют соли различного состава и содержания, поэтому было целесообразно провести эксперименты по выяснению влияния добавок электролитов па степень задержания ПАВ. [c.118] которая происходит при введении в раствор определенной концентрации солей металлов. Дегидратированные, т. в. уменьшенные по размерам молекулы ПАВ, менее эффективно задерживаются мембраной. Рост степени задержания при дальнейшем увеличении концентрации противоионов обусловлен достижением ККМ. [c.119] Следует заметить, что присутствие в очищаемых водах ПАВ способствует более эффективному задержанию других компонентов раствора. Так, в работе [178] рекомендуют в тех случаях, когда на имеющихся мембранах не удается достичь необходимой степени разделения, добавлять в раствор небольшие количества ПАВ, в присутствии которых степень задержания повышается. Предполагаемый механизм действия добавок ПАВ будет рассмотрен несколько ниже. [c.119] ВИЯ для существования слоя, состоящего из молекул ПАВ. Молекулы в этом слое, по-видимому, находятся в мицеллярной форме. Существование данного слоя на поверхности мембраны незначительно снижает проницаемость мембраны и, вероятно, создает дополнительный барьер для проникновения растворенного вещества. [c.120] неизбежное присутствие в сточных водах, загрязненных ПАВ, самых разнообразных минеральных примесей способствует более эффективному задержанию самих молекул ПАВ (вследствие перехода их в мицеллярное состояние) веществ неорганического происхождения. [c.120] Вернуться к основной статье