Обратноосмотические мембраны для обессоливания воды

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]

ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ ДЛЯ ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ [c.14]

Для более глубокого обессоливания заводских сточных вод рекомендуется использовать динамические мембраны на первой ступени перед последующим глубоким обессоливанием (от хлоридов) на пленочных обратноосмотических мембранах. Это позволит существенно сократить энергетические и материальные затраты на обратноосмотическое обессоливание, которое в настоящее время является наиболее дорогим, что сдерживает широкое внедрение в промышленность этого метода [89]. [c.169]

В освоенных промышленностью обратноосмотических системах применяются только анизотропные ацетатцеллюлозные мембраны и полые волокна. При выполнении программы исследований по обессоливанию соленых вод было разработано небольшое число перспективных материалов для мембран. Среди таких мембран можно назвать мембраны, формируемые в динамическом режиме, мембраны иа графитизированных окислов, пористые стеклянные мембраны. Свойства мембран и описания технологии их изготовления приведены в работах /83-90/. [c.169]

Других надежных экспериментальных данных по длительному фильтрованию воды через отечественные мембраны без загрязнения их поверхности отложениями труднорастворимых солей и коллоидных веществ не имеется. В связи с этим рекомендуется вести процесс обратноосмотического обессоливания под давлением, обеспечивающим отсутствие остаточных деформаций в мембране, о чем можно судить по виду петли гистерезиса . В соответствии с полученными во ВНИИ ВОДГЕО результатами величина этого давления для мембран типа МГА составляет 3 МПа. [c.52]

Для предотвращения снижения производительности установки, вследствие частичного забивания взвешенными частицами пор мембран, можно использовать два метода 1) периодическая очистка мембраны химическим способом и 2) введение в схему обессоливания воды стадии предварительной обработки. Поскольку первый способ связан с необходимостью временной остановрси обратноосмотической системы на чистку мембран, дополнительными затратами труда и образованием загрязненных сточных вод, то обычно применяют специальную предобработку обессоливаемой воды. [c.295]

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]

Основными характеристиками мембран для обратноосмотического обессоливания воды являются производительность и селективность — способность задерживать какое-либо растворенное вещество. Эти показатели обычно, устанавливаются на стандартных растворах, выбор которых зависит от области применения мембран. Например, обратноосмотические мембраны, предназначенные для разделения растворов Ш1зкомоле-кулярных органических веществ и одновалентных электролитов, удобно оценивать фильтрованием через них раствора хлорида натрия. Для оценки мембран для опреснения солоноватых вод выбирают 0,15- или 0,5%-е растворы поваренной соли и давление фильтрования 2,8 4,2 или 5 МПа, а через мембраны для опреснения океанской воды фильтруют 3—5%-е растворы хлористого натрия под давлением до 10 МПа. Производительность мембран определяется как расход полученного из стандартного раствора в стандартных условиях фильтрата, выраженный в л/ ( г -сут) или м 7 (м -сут). Способность мембран задерживать какое-либо вещество определяется из экспериментальных результатов по уравнению (1.2).. При этом конструкция испытательного аппарата и гидродинамические ч словия в нем выбираются так, чтобы исключить влияние увеличения концентрации задерживаемого вещества у поверхности мембраны (иск-Ч ючить влияние концентрирования и концентрационной поляризации) а результаты опыта, т.е. во время эксперимента должно соблюдаться ( словие = Ср. [c.17]

В соответствии с ситовой гипотезой в мембране имеются поры, диаметр которых достаточен, чтобы пропускать молекулы воды, но мал для прохождения ионов и молекул растворенных веществ. Такие представления широко распространены для объяснения задерживающего свойства ультрафильтрационных мембран при фильтровании коллоидных растворов. Однако применение этих представлений к обратному осмосу не было случайным, а основывалось на работе Траубе, который рассматривал осмотические полупроницаемые мембраны как атомные сита, пропускающие молекулы растворителя, но задерживающие более крупные частицы. Рассматриваемая концепция встречала возражение, что размеры частиц растворенных веществ (например, ионы натрия, хлор-ионы и т.д.) незначительно отличаются по размеру от молекул воды. Действительно, ионный радиус, нм, Na равен 0,098, К — 0,133, - 0,074 Са + - 0,104, СГ - 0,181, Р - 0,133 и т.д., в то время как радиус молекул Н2О 0,138 нм. В работах Ф.Н. Карелина ситовая гипотеза была дополнена учетом взаимодействий растворенное вещество - матрица мембраны, растворитель - матрица мембраны, растворенное вещество — растворитель . Это позволило обосновать преимущественный перенос через обратноосмотические мембраны воды при обессоливании растворов электролитов, а также объяснить явление прямого осмоса и отрицательное задерживание некоторых органических веществ. Фактически дальнейшее развитие ситовая гипотеза нашла в работах С.Ф. Тимашева, который показал, что в мембранах, имеющих поры, соизмеримые с размером гидратированных ионов, решающее значение для понимания механизма полупрониидемости на стадии проникновения иона в пору может иметь кинетический фактор [45]. [c.23]

Среди отечественных фильтрпрессных аппаратов следует выделить конструкцию ВНИИ ВОДГЕО , которая напша применение в установках УГ-1, УГ-10 и УГОС-1. Несмотря на то что появилось много других технических решений, имеющих преимущества перед указанным аппаратом, он и в настоящее время является одной из самых удобных конструкций для разработки в лабораторных условиях технологических процессов обратноосмотического обессоливания воды. Аппарат ВНИИ ВОДГЕО является фильтрпрессной бескорпусной конструкцией с перетоками, вынесенными в зону уплотнения (рис. 1.7). Фильтрующий элемент состоит из опорной пластины, имеющей отверстия для вывода фильтрата наружу. По обе стороны пластины находятся две мембраны, опирающиеся на дренаж из полимерной сетки. Между мембраной и сеткой прокладывается подложка - слой ватмана или полимерного пористого материала. Уплотнение между пластинами достигается с помощью рамок из паронита или полиэтилена толщиной 0,5... 1 мм. Напорная камера ограничена с одной стороны мембраной, а с другой — направляющей пластиной. Стенками напорной камеры служат уплотнительные прокладки. Аппарат собирается из фильтрующих элементов таким образом, чтобы обеспечить па-раллельно-последовательное течение соленой воды вдоль мембран. Исходная вода поступает через штуцер во фланец 7 в первые рабочие камеры. Двигаясь вдоль мембран параллельными потоками, часть воды [c.31]

При обратноосмотическом обессоливании воды на полупроницаемые мембраны постоянно действует гидростатическое давление, величина которого зависит от солесодержания исходной воды. С повыщением содержагшя солей (см. гл. 1) увеличивается осмотическое давление обрабатываемой воды и для проведения процесса обратноосмотического разделения требуется большее действующее давление. [c.49]

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]

В основу излагаемой далее методики оценки качества осветления воды положены следующие представления. Первое обратноосмотическое обессоливание воды при загрязнении поверхности мембран осадками взвешенных и коллоидных частиц, по классификации в [13], можно отнести к процессу фильтрования через пористую перегородку с обрязовянием на ней осадка. Это обусловлено тем. что размер пор полупроницаемой мембраны (0,5...1 нм) несоизмеримо меньше размера частиц, образующих осадок, в силу чего последние не могут попасть в поры мембраны и закупорить их. Указанное положение было также экспериментально подтверждено Белфортом и Марксом, показавшими, [c.88]

Относительно невысокие требования к содержанию железа в воде, поступающей на обратноосмотические установки, предъявляют и некоторые зарубежные фирмы. Так, например, на фирме Дюпон считается допустимым подача в аппараты воды с содержанием двухвалентного железа до 4 мг/л [54]. В работе приводятся допустимые значения концентрации железа в обрабатьшаемой обратным осмосом воде в зависимости от типов аппарата и полупроницаемых мембран. При обессоливании воды в аппаратах с рулонными фильтрующими элементами, в которых используются диацетатные мембраны, содержание железа в воде не лимитируется. Считается достаточным в этом случае для поддержания параметров процесса осуществлять промывки аппаратов, периодичность которых зависит от концентрации железа в воде. При обессоливании воды с использованием аппаратов того же типа, но с мембранами из смеси ди- и триацетата целлюлозы вода не должна содержать железа более 0,5 мг/л. В той же работе для аппаратов с полыми волокнами из триацетата целлюлозы указанная концентрация железа ограничена значением 0,7 мг/л, а при использовании полых волокон из полиамида — 0,1 мг/л. [c.102]

Наряду с этим, при сравнении экономичности установок с аппаратами различного типа следует учитывать, что при выходе из строя мембран в филырпрессном аппарате меняются только мембраны, а в аппаратах иных типов - весь фильтрующий элемент, включающий дорогостоящие материалы поддерживающих и дренажных слоев, турбулизатора и т.д. При экономическом сопоставлении вариантов обратноосмотического обессоливания воды с использованием различных типов отечественных аппаратов необходимо также иметь ввиду, что номинальное давление в фильтрпрессных и рулонных аппаратах равно 5, а в аппаратах с полыми волокнами — 2,5 МПа. [c.197]

Возможность обессоливания солесодержащих сточных вод ЭЛОУ была изучена на Уфимском НПЗ. Сточные воды после механической и флотационной очистки направлялись на ультра-фильтрадионные мембраны марки УАМ-50 при рабочем давлении 1 МПа. После этого проводилось их обессоливание на обратноосмотических мембранах МГА-95 при рабочем давлении [c.157]

В Советском Союзе исследования обратноосмотического обессоливания были начаты по инициативе проф. В.А. Клячко в 1964 г. во ВНИИ ВОДГЕО под руководством проф. И.Э. Апельцина, а с 1970 г. возглавлялись автором. Здесь в 1965 г. впервые в СССР изготовлены обратноосмотические асимметричные ацетилцеллюлозные мембраны, проведены ИХ всесторонние испытания и проверены ависимисш, оиисывающие процесс обратноосмотического обессоливания минерализованных вод. [c.8]

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]

Высокомолекулярные органические вещества, образующие с водой истинные или коллоидные растворы, проникая через устройства предварительного фильтрования воды перед ее обратноосмотическим обессоливанием, адсорбируются на поверхности мембраны образуя слой загрязнений. Впервые гелеобразный слой такого типа загрязнений наблюдал Н.И. Белов, который исследовал процесс разделения некоторых пищевых растворов обратным осмосом. Загрязнения рассматриваемого вида могут возникнуть при обессоливании сточных или природных поверхностных вод, содержащих масла, нефтепродукты, поверхностно-актив-ные вещества (ПАВ) и т.д. Так, подобные отложения наблюдались нами при разделении имитатов и сточных вод, содержащих ПАВ, при опреснении нефтесодержащей воды Каспийского моря, при очистке маслосодержащих сточных вод. [c.78]

При обессоливании сточных вод вопрос о предотвращении микробиологического загрязнения мембран встает особенно остро. Для исключения роста бактерий в этом случае также можно использовать хлорирование. Однако, как показали эксперименты по обессоливанию хлорированных очищенных бытовых сточных вод на обратноосмотических рулонных аппаратах, не во всех случаях дезактивация микроорганизмов хлором дает положительные результаты [75]. Образуемая (при обессо-4 ливании обеззараженной большой дозой хлора воды) биопленка может ухудшить производительность обратноосмотических мембран в большей мере, чем биолленка, возникающая при фильтровании через мембраны гой же воды, обработанной малыми, не обеспечивающими полной дезактивации микроорганизмов, дозами хлора. [c.127]

Наряду с удалением взвешенных и коллоидных частиц из обессоливаемой воды в практике обратного осмоса известны другие способы, направленные на предотвращение осаждения находящихся в воде частиц внутри обратноосмотических аппаратов. К таким методам следует прежде всего отнести создание в аппаратах гидродинамических условий, не допускающих осаждения взвешенных частиц. В связи со значительной величиной сил адгезии, удерживающих частиц у поверхности обратноосмотических мембран, создание таких скоростей течения обессоливаемой воды вдоль поверхности мембран, которые препятствовали бы отложению взвешенных частиц, практически не представляется возможным. В работе отмечается, что для удаления осевших частиц поток воды, контактируюидий с поверхностью, должен быть турбулизирован, что вызывает, по всей видимости, флуктуации потока около мембраны и появление составляющей скорости течения, направленной перпендикулярно от ее поверхности в сторону остального потока. Такие условия при обессоливании необработанной речной воды с содержанием взвешенных веществ 10...100 мг/л возникали при скоростях более 7 м/с, при которых удавалось поддерживать в течение девяти дней высокую производительность мембран (более 900 л/(м сут) . При снижении [c.127]

Удаление осадков, загрязняющих мембраны при обессоливании сточных вод, в наибольшей мере изучено применительно к очистке бытовых сточных вод. В работе показано, что при обратноосмотическом обессоливании городских сточных вод, прошедших полную биологическую очистку, ежедневная промывка ни раствором лимонной кислоты, ни раствором анионного детергента не обеспечила бохранение производительности полупроницаемых мембран. При обессоливании осветленной воды ежедневная часовая промывка трубчатого аппарата раствором, содержащим более 3,5 г/л детергента и 35 мг/л энзимов, ограничивала скорость снижения производительности мембран на 18% в месяц, а неосветленной воды — 23% в месяц. [c.142]