Лабораторная работа № 6 Изучение работы обратноосмотической установки
Цель работы: 1) ознакомиться с работой обратноосмотической установки;
2) научиться определять солесодержание с помощью карманного кондуктометра
Теоретическая часть
Общие сведения о мембранных технологиях очистки воды
Для концентрирования или очистки разбавленных водных растворов широко используются мембранные процессы, осуществляемые под действием перепада давления на мембране. Их называют баромембранными процессами. Размер частицы или молекулы, а также химические свойства растворенного в воде вещества определяют структуру мембраны, т. е. размер пор, их распределение по размерам. Различные мембранные процессы можно классифицировать по размерам разделяемых частиц растворенного вещества и, следовательно, по структуре используемых мембран. К таким процессам относятся: микрофильтрация, ультрафильтрация и обратный осмос.
Под влиянием движущей силы, т. е. приложенного давления, растворитель и молекулы некоторых растворенных веществ проникают через мембрану, тогда как другие молекулы или частицы задерживаются мембраной (не проходят через нее). При переходе от микрофильтрации к ультрафильтрации и обратному осмосу размер отделяемых частиц или молекул уменьшается, а также уменьшается размер пор мембран. Это вызывает увеличение сопротивления мембран массопереносу, а значит, требуется прилагать более высокое давление. Однако резких границ между отдельными процессами не существует.
Микрофильтрация — это мембранный процесс, в наибольшей степени близкий к обычной фильтрации. Размеры пор микрофильтрационных мембран варьируются от 0,1 до 10 мкм, что позволяет использовать процесс для отделения частиц суспензий и эмульсий.
Ультрафильтрация — это мембранный процесс, по своей природе занимающий промежуточное положение между обратным осмосом и микрофильтрацией. Размеры пор ультрафильтрационных мембран варьируют от 0,1 мкм (граница минимальных размеров пор в микрофильтрационных мембранах) до 1 нм (граница пор максимального размера в обратноосмотических мембранах).
Обратный осмос заключается в фильтровании растворов под давлением превышающем осмотическое, через полупроницаемые мембраны, пропускающие молекулы воды, но задерживающие молекулы или ионы растворенных низкомолекулярных веществ.
Описание технологической схемы обратноосмотической установки
Условно испытательный стенд разделён на две линии.
Первая линия служит для проведения экспериментальных работ на обратном осмосе низкого давления (осуществляется контроль процесса по электропроводности, расходам, температуре с выводом значений всех показателей на шкаф управления).
Вторая линия работает в ручном режиме с необходимыми приборами КИП и А (манометры, ротаметры, прибор DIST) для высоконапорного обратноосмотического разделения и концентрирования растворов с высоким солесодержанием. Стенд оборудован двумя многоцелевыми емкостями, являющимися общими как для первого, так и для второго узла обратноосмотического разделения. Ёмкость Е1 предназначена для заполнения исходным (предназначенным для очистки) раствором, сбора концентрата в процессе концентрирования и оборудована теплообменником для охлаждения раствора, приборами контроля температуры, а также датчиком уровня. Ёмкость Е2 предназначена для сбора фильтрата или концентрата (в зависимости от целей эксперимента), также оборудована теплообменником, прибором контроля температуры. В схеме предусмотрена возможность слива фильтрата и/или концентрата в дренаж (канализацию).
Первая и вторая линия одновременно работать не могут. При работающем насосе HI, насос Н2 блокируется.
На рисунке 1 изображена установка обратного осмоса. Данная установка включает в себя 2 линии; работающих под разным давлением. Каждая из них содержит рулонный элемент и насос. Рабочее давление в режиме низконапорного обратного осмоса – 0,6 – 1,6 МПа, в режиме высоконапорного обратного осмоса – 1,6 – 5,5 МПа.
Для обессоливания воды в данном процессе используются мембранные обратноосмотичекие элементы с композитной мембраной на основе полиамида.
Рисунок 1 – Общий вид обратноосмотической установки