26 Мембранные методы очистки сточных вод

Мембрана- полунипроницаемая перегородка, обладающая различной проницаемостью по отношению к переносимым в-вам или ионам.

Обратным осмосом и ультрафильтрацией называют процессы фильтрования растворов через полупроницаемые мембраны, избирательно пропускающие растворитель и полностью или частично задерживающие молекулы растворенных в них веществ, под давлением, превышающим осмотическое давление.

В основе этих способов лежит явление осмоса – самопроизвольного перехода растворителя (воды) в раствор через полупроницаемую мембрану. Давление в растворе, заставляющее растворитель переходить через мембрану, назыв-т осмотическим. Создав над раствором давление, равное осмотическому, осмос прекращается и наступает состояние равновесия. Если же над раствором создать избыточное давление, превышающее осмотическое давление, то переход растворителя будет осущ-ся в обратном направлении и тогда процесс назыв-т обратным осмосом.

Механизм фильтрования через пористую мембрану объясняется тем, что поры такой мембраны достаточно велики, чтобы пропускать молекулы растворителя, но слишком малы, чтобы пропускать молекулы раствор-х в-в.

В процессе ультрафильтрования мембраной задерживаются высокомолекулярные в-а, а низкомолекулярные в-ва и растворитель свободно проходят через поры мембраны. При обратном осмосе мембраной задерживаются как высокомолекулярные в-ва, так и большая часть низкомолекулярных в-в, а проходит через поры мембраны только почти чистый растворитель.

От обычной фильтрации такие процессы отличаются отделением ча-ц меньших размеров. При обычном фильтровании осадок откладывается на фильтровальной перегородке, а при обратном осмосе и ультрафильтровании образуются два раствора, один из кот-х обогащен растворенным в-вом.

Обратный осмос широко испол-ся для обессоливания воды в системах водоподготовки ТЭЦ и предприятий по произв-ву полупроводников, кинескопов, медикаментов, для очистки некоторых промышленных и городских сточных вод.

Эффект-ть процесса зависит от свойств мембран. Они должны обладать высокой селект-тью, большой проницаемостью, устойчивостью к действию среды, постоянством характеристик в процессе эксплуатации, достаточной мех-й прочностью, низкой стоимостью.

Наиболее распространены полимерные мембраны из ацетатцеллюлозы, полиэтилена, политетрафторэтилена, пористого стекла.

Процесс мембранного разделения зависит от давления, гидродинамич-х условий и конструкции аппарата, физико-химической природы и концентр-и сточных вод, содержания в них примесей, от темпер-ры.

Достоинства метода: отсутствие фазовых переходов при отделении примесей; возможность проведения процесса при комнатных температурах без применения или с небольшими добавками хим-х реагентов; простая конструкция аппаратуры. Недостатки метода: явление концентрационной поляризации, т.е. рост концентрации растворенного в-ва у поверхности мембраны, что приводит к снижению производительности установки, степени разделения компонентов и срока службы мембран; проведение процесса при повышенных давлениях, что требует специальных уплотнений аппаратуры.

Конструкция аппаратов для проведения процессов обратного осмоса и ультрафильтрации должна обеспечивать большую поверх-ть мембран в единице объема, механ-ю прочность и герметичность.