Курс «Переработка и захоронение оят и рао» Лекция №9. Мембранные методы очистки жро Аппаратурное оформление баромембранных процессов

В состав мембранных установок входят:

• аппарат обратноосмотический;

• фильтр барьерный;

• блок промывки;

• блок дозирования химических реагентов;

• насосная станция;

• ёмкость исходной жидкости с системой деаэрации;

• система контроля и управления.

По виду упаковки мембранные элементы подразделяются на 4 группы: трубчатые; плоские; рулонные (спиральные); половолоконные.

Аппараты с мембранными элементами должны иметь максимальную площадь поверхности мембран в единице объема (плотность упаковки), достаточные механическую прочность и герметичность, при минимально возможном перепаде давления обеспечивать скорость подачи разделяемого раствора, предотвращающую явление концентрационной поляризации, содержать устройства для равномерного распределения жидкости над поверхностью мебраны.

Сравнительная характеристика типов мембранных элементов приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Сравнительная характеристика мембранных элементов

Характеристика	Тип фильтрующего элемента
	Плоский	Рулонный	Трубчатый	Половолоконный
Плотность упаковки мембран	*	**	*	***
Гидравлическое сопротивление	**	***	*	***
Инвестиционные затраты	***	***	*	***
Чувствительность к загрязнению	**	**	*	***
Способность к регенерации	**	**	***	*
Величина показателя: * - низкая; ** - средняя; *** - высокая.

К установкам мембранного разделения предъявляются следующие требования:

- изготовление из материалов, стойких к коррозии и с достаточной механической прочностью;

- возможность быстрой разборки и сборки при проведении ремонта, замены фильтрующих элементов, транспортировке;

- компактность и легкость обслуживания при эксплуатации;

- наличие быстродействующей системы поиска отказавшего фильтрующего модуля (для нанофильтрационных и обратноосмотических мембран работа данной системы может основываться на непрерывном измерении удельной электропроводности пермеата);

- простота и эффективность регенерации мембранных элементов;

- возможность регулирования температуры разделяемых систем.

Следует отметить, что с точки зрения легкости операции по замене вышедших из строя мембранных элементов наиболее предпочтительно использование рулонных и половолоконных мембранных модулей.

Ультра-, нанофильтрационные и обратноосмотические мембраны, производимые в промышленных масштабах, изготавливаются из ацетатцеллюлозы, полисульфонамида, полисульфона, регенерированной целлюлозы, полиакрилонитрила и ароматического полиамида. Рабочий диапазон уровней рН для различных мембран лежит в пределах от 1 до 14, температур – от 0 до 120 ºС, производительностей – от 1 до 400 л/м²·ч. Мембраны по структуре делятся на анизотропные и тонкопленочные композитные. Первые относятся к раннему поколению мембран и представлены главным образом ацетатцеллюлозными мембранами, имеют относительно низкую производительность, узкий рабочий диапазон рН (3-8), короткий срок службы (1-2 года), подвержены биологической деструкции. Вторые имеют более сложную структуру мембраны (селективный слой ~ 50-250 нм, микропористая подложка ~ 50 мкм, полиэфирная основа ~ 100-150 мкм), селективный слой выполнен из синтетических полимеров. При этом они обладают большей удельной производительностью, не уступая в селективности анизотропным, отличаются более широким рабочим диапазоном рН (1-14), долгим сроком службы (3-5 лет), не подвержены микробиологическому разложению. Однако композитные мембраны уступают анизотропным ацетатцеллюлозным по стойкости к хлору.