Обратный осмос (гиперфильтрация) представляет собой процесс разделения растворов фильтрованием через мембраны с порами примерно 10 А, которые проницаемы для молекул воды,но непроницаемы для гидратированных ионов или молекул недиссоциированных соединений. Ультрафильтрация — разделение растворов веществ, состоящих из низко-и высокомолекулярных соединений, с помощью мембран (размер пор от 50 до 2000 А), которые непроницаемы только для высокомолекулярных соединений, коллоидных частиц и взвесей.[ ...]
Как известно, самопроизвольный переход воды в раствор через полупроницаемую перегородку обусловлен движущей силой, называемой осмотическим давлением. Если в растворе повысить давление сверх осмотического (рис. 348), то наблюдается переход растворителя в обратном направлении — обратный осмос [230].[ ...]
Опреснение воды методом обратного осмоса (гиперфильтрации) происходит без фазовых превращений. Энергия при этом в основном расходуется на создание давления исходной воды — среды практически несжимаемой. 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 25 ат. Рабочее давление в установках по опреснению рекомендуется поддерживать не менее 50—100 ат и даже выше, так как производительность их определяется разностью между рабочим и осмотическим давлениями.[ ...]
В последние годы получены мембраны из разнообразных полимеров, однако наилучшие из них ацетатцеллюлоз-ные, изготовленные по коагуляционному методу. Характеристика отечественных ацетатцеллюлозных мембран с высокими значениями селективности и проницаемости приведена в табл. 65.[ ...]
Еще более высокие показатели селективности и проницаемости имеют промышленные мембраны для обратного осмоса и ультрафильтрации, выпускаемые зарубежными фирмами. В частности, промышленные ультра-фильтрационные мембраны «Дженерал электрик» имеют показатель проницаемости 57 600 л/м2 • ч [265].[ ...]
По Сурираджану [237], в водном растворе электролита на поверхности гидрофильной мембраны в результате отрицательной адсорбции появляется слой чистой воды, поэтому если поры в мембране не превышают удвоенной толщины такого слоя (рис. 349), то через них может проходить только чистая вода.[ ...]
Исследованиями многих авторов [242, 243, 264, 269] показана несостоятельность ультрафильтрационной и диффузионной теорий.[ ...]
В ней для увеличения полезной поверхности применена многокамерная укладка мембран по типу фильтрпресса (рис. 351). Всего в установке три разделительные ячейки, состоящие каждая из 15 пористых плит, с обеих сторон покрытых ацетатцеллюлозными мембранами (90 штук, общей площадью 9,3 м2).[ ...]
В последнее время широкое распространение получают мембраны в виде полого волокна. Они представляют собой полимерные трубки диаметром 50—200 мкм (отношение диаметра к толщине стенки равно 4—5), которые способны выдерживать большое давление и поэтому не требуют поддерживающих дренажных устройств. Такие волокна наматываются пучками вокруг центральной пористой трубы диаметром 120—220 мм и помещаются в напорный цилиндрический контейнер. Концы волокон закрепляются в пробке из эпоксидной смолы, образуя в торце камеру фильтрата, а концентрат солей отводится из корпуса контейнера (рис. 354). Плотность размещения мембран составляет 20 000 м2/м3 камеры. Установки с мембранами в виде полых волокон выпускает фирма «Дюпон»; элемент установки длиной 1,2 м и диаметром 240 мм обеспечивает производительность до 33 м3/сутки.[ ...]
Рисунки к данной главе:
Схема возникновения обратного осмоса (Н — осмотическое давление) |
Механизм полупроницаемое™ мембраны в соответствии с гипотезой Сурираджана. |
Схема обратноосмотической опреснительной установки производительностью 3,8 м3/сутки |
Схема многокамерной разделительной ячейки |
Схема установки с трубчатым креп- |
Схема аппарата с мембранами в виде полого волокна |
Одно- (а) и многоступенчатые схемы (б — г) гиперфильтрацион-ных установок |