В последнее время в Советском Союзе и за рубежом для получения воды, свободной от растворенных примесей, начинают применять метод обратного осмоса, или гиперфильтрадии. 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. Повышение давления под раствором сверх осмотического приводит к переходу растворителя в обратном направлении (обратный осмос). Схема возникновения обратного осмоса представлена на рис. V.l.[ ...]
Осмотическое давление даже при небольших концентрациях растворов достаточно велико. Например, для морской воды, содержащей 35 г/л солей, оно составляет 245,25-104 Н/м2. В связи с этим рабочее давление в гиперфильтрационной установке по разделению жидких смесей рекомендуется поддерживать на уровне (4604-980) -104 Н/м2 и даже выше, поскольку производительность процесса определяется разностью между рабочим и осмотическим давлением [164].[ ...]
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/м3 пресной воды против 79,3 квт-ч/м3 при опреснении с помощью многоступенчатой или вакуумной дистилляции и 47,5 квт-ч/м3 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].[ ...]
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.[ ...]
Гиперфильтрация с применением ацетатцеллюлозных мембран была 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.[ ...]
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.[ ...]
Имеются сведения, что ультрафильтрация (отличается от ги-перфильтрации применения малых давлений) через синтетические целлюлозные мембраны может быть использована для отделения воды из растворов веществ с молекулярным весом 1 200—2-106 при давлении 13,7-104—35,3-104 Н/м2.[ ...]
С помощью ультрафильтрации можно удалить также прочие электролиты и вещества 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].[ ...]
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%.[ ...]
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 50-=-80% [176, 177].[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схема обратного осмоса |
 |
| У.2. Зависимость степени задержания (5) доде-цилсульфата натрия от логарифма концентрации (в моль/л) электролитов |
 |
| У.З. Зависимость степени задержания алкилсульфатов натрия от концентрации (в моль/л) хлорида кальция ([ПАВ]исх = 0,363 ммоль/л; Р=196-104 Н/м2) |
|