68. Введение в мембранные процессы. Определение мембраны.
(a).
Эффективность или эксплуатационные качества некоторой мембраны определяются двумя параметрами: ее селективностью и потоком через мембрану. Последний, часто обозначаемый как скорость проницания или массопереноса, определяется как объем, протекающий через единицу площади мембраны в единице времени.
Селективность мембраны по отношению к смеси в общем случае выражается одним из двух параметров: задержанием R и фактором разделения
Мембрана – это селективный барьер между двумя фазами, причем термин «селективный» может относиться как к мембранам, так и к мембранным процессам. Мембрана может быть толстой или тонкой, ее структура может быть гомогенной или гетерогенной, транспорт может быть активным или пассивным, пассивный транспорт может быть управляем с помощью давления, концентрации или разности температур, мембраны могут быть природные или синтетические, нейтральные или заряженные.
Для более четкого понимания могут быть полезны два типа классификации. Согласно одному из них все мыслимые или существующие мембраны разделяются на два больших класса – природные (биологические) и синтетические мембраны.
69. Мембранные процессы. Микрофильтрация.
Движущей силой процесса микрофильтрация является разность давлений. Микрофильтрация является методом отделения жидкой фазы растворов от микроорганизмов, взвешенных частиц и коллоидов путем фильтрации через полупроницаемые перегородки. Для микрофильтрации применяют мембраны полимерные с размером пор от 0,2 до 0,8 мкм. Фильтрация заключается в задержании на поверхности мембран частиц размером, превышающим диаметр пор. Эти частицы образуют постоянно растущий слой, повышающий сопротивление потоку жидкости и снижающий производительность процесса.
70. Способы обеззараживания воды.
Завершающим этапом подготовки воды для питьевых целей является ее обеззараживание, которое может быть осуществлено с помощью хлорирования, озонирования, бактерицидного облучения и других способов. В современной практике очистки воды наиболее широкое распространение получило хлорирование.
На водопроводных очистных станциях для хлорирования используют жидкий хлор, а на станциях небольшой производительности – хлорную известь.
В последние годы для обеззараживания все чаще стали использовать озонирование. Озон весьма эффективен, но быстро разлагается. Несомненным достоинством озонирования является снижение запахов и привкусов, а также цветности воды. Средняя доза озона составляет 1 мг/л.
Озонирование для обеззараживания сточных вод целесообразно применять при высоком содержании остаточного хлора, при наличии в воде таких веществ, как паратион, карбофос и др., а также патогенных вирусов и споровых форм бактерий.
Упрощенная схема получения озона включает забор воздуха через фильтр, охлаждение и осушку воздуха и поступление его в озонатор, где в результате воздействия электрического разряда в воздухе образуется озон.
Введение озона в воду осуществляют в специальных смесителях, куда озон подается через распределительную систему, выполненную, например, в виде пористых труб. Наилучший эффект получается при контактировании озона с водой в виде мельчайших пузырьков. Использование смесителей совершенных конструкций позволяет создать наибольшую удельную поверхность раздела фаз «газ – жидкость».
В некоторых случаях для уничтожения микроорганизмов воду обрабатывают ультрафиолетовыми лучами. Вода, подвергаемая облучению, должна быть максимально прозрачной для ультрафиолетовых лучей.
Давно известен способ обеззараживания воды с использованием соединений серебра,
Бактерицидное действие серебра проявляется при концентрации более 0,04 мг/л, а при концентрации 0,1…0,3 мг/л кишечная палочка отмирает в течение часа. При повышении температуры бактерицидное действие возрастает. Преимущество серебра перед остальными обеззараживающими реагентами состоит в более длительном бактерицидном действии.
Современные технологии очистки воды, наряду с рассмотренными стадиями, предусматривают многократное обеззараживание и доочистку на фильтрах с гранулированным активированным углем (озоносорбционная технология), что позволяет улучшить качество питьевой воды, особенно в весенний период года
Для доочистки воды в бытовых условиях применяются фильтры различных конструкций, из которых наибольшее распространение получили фильтры типа «кувшин». Это фильтры наливного типа, в которых основным элементом является фильтрующий элемент – картридж. Основу фильтрующей загрузки картриджа составляет в большинстве случаев активированный уголь. В отечественных бытовых фильтрах в качестве адсорбента чаще всего используют активированный уголь марки АГ-8С, на поверхности гранул которого имеются ионы серебра, что уменьшает вероятность проскока живых микроорганизмов, в том числе термотолерантных полиформных и общих полиформных бактерий.