5.4 Природа растворенного вещества

Природа растворенного вещества оказывает существенное влияние на селективность и в меньшей степени на проницаемость мембраны.

Например, для одной и той же ацетатцеллюлозной мембраны селективность по сахару составляет100%;

по NaCl - 95%, по глицерину - 80%.

Неорганические вещества задерживаются мембранами лучше, чем органические с той же молекулярной массой. Среди родственных соединений (например, гомологов) лучше задерживаются вещества с большей молекулярной массой.

5.5 рН

Изменение первоначального рН приводит к понижению проницаемости мембраны. Влияние рН на селективность невелико. Ацетатцеллюлозные мембраны работают в рН = 3÷8, в щелочной среде – разрушаются.

6. Аппаратурное оформление процесса

Для очистки сточных методами ультрафильтрации и гиперфильтрации применяются различные аппараты, которые должны обеспечивать большую поверхность мембран в единице объема, простоту сборки и монтажа, механическую прочность и герметичность.

Применяются следующие 4 типа аппаратов, различающиеся по способу укладки мембран.

6.1 Аппараты типа «фильтр-пресс»

1 – пористые пластины; 2 – мембраны

Рисунок 1 – Аппарат типа «фильтрпресс»

В этом аппарате мембраны уложены с обеих сторон плоских пористых дренажных пластин, которые расположены на расстоянии (0,5÷5) мм друг от друга. Фильтрующие элементы зажаты между двумя фланцами, стянутыми болтами. СВ проходит последовательно через все элементы, концентрируется и удаляется.

Основной недостаток таких аппаратов – невысокая удельная площадь поверхности мембран (60-300м² на 1 м³ объема аппарата) и большая металлоемкость.

6.2 Аппараты с трубчатыми фильтрующими элементами.

Фильтрующий элемент – это пористые трубы (металлические, керамические, пластмассовые), диаметром (6÷30) мм, на внутреннюю или внешнюю поверхность которых наносится мелкопористая подложка, а затем мембрана (рис.2).

1 – трубка; 2 – подложка; 3 - мембрана

Рисунок 2 – Элемент трубчатых фильтрующих аппаратов

Основным достоинством аппаратов с трубчатыми элементами является большая скорость воды (0,9÷1,2 м/с), что сводит к минимуму концентрационную поляризацию и загрязнение поверхности мембран:

Недостаткт

• невысокая удельная поверхность мембраны (100÷200м²/м³);

• эксплуатационные трудности, связанные с заменой мембран

• высока стоимость нестандартных пористых трубок

• повышенный расход электроэнергии.

6.3 Аппараты с рулонными или спиральными элементами

Фильтрующий элемент таких аппаратов имеет следующую конструкцию (рис.3): на трубку, имеющую продольные прорези, навивается в виде спирали пакет, состоящий из двух мембран, пористой пластины и гофрированного сепарационного сита, в каналах которого движется сточная вода. Проникающий через мембрану фильтрат заполняет объем пустот в пористой пластине (дренажный слой) и проходит по ним к трубе, откуда удаляется.

1 – дренажный слой; 2 – мембрана; 3 – трубка для отвода очищенной воды; 4 – сетка-сепаратор

Рисунок 3 – Схема рулонной укладки полупроницаемых мембран

Фильтрующие элементы устанавливают последовательно

Диаметр одного рулона ≈ 100 мм, длина до 1 м.

Такие аппараты отличаются большой поверхностью мембран (300-800 м²/м³), более высокой производительности.

Основной недостаток – сложность монтажа и смены мембран.