Список литературы

1. Дытнерский Ю. И. Мембранные процессы разделения жидких смесей М.,«Химия», 1975

2. Дытнерский Ю. И., Кочаров Р. Г., До Ван Дай. Некоторые закономерности процесса разделения бинарных растворов неорганических солей обратным осмосом. Теоретические основы химической технологии, 1975. Т. 9. № 1. С. 26.

3. Кочаров Р. Г. Теоретические основы обратного осмоса. Учебное пособие – М: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2007

Общая характеристика баромембранных методов

Юферева Л.Л., Ефремов Г.И.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Баромембранные методы (БМ) – современный инструмент реализации ряда приоритетных направлений развития науки, технологий и техники, их практическое значение связано, прежде всего, с решением глобальных проблем, стоящих перед человечеством в XXI в.: создание высоких технологий, обеспечение безопасности проживания, производство экологически чистых продуктов питания, высококачественной питьевой воды, а также формирование должного баланса между решением социально-экономических проблем и сохранением окружающей среды.

С помощью БМ процессов удается охватить практически весь диапазон возникающих разделительных задач: от самых тонких – концентрирования изотопов урана методом газовой эффузии – до относительно «грубых» – микрофильтрационной очистки жидкостей от взвешенных частиц субмикронных размеров.

Движущей силой БМ процессов является перепад давлений. Под влиянием приложенного давления, растворитель и молекулы некоторых растворенных веществ проникают через мембрану, тогда как другие молекулы или частицы в различной мере задерживаются мембраной.

В число БМ процессов входят микрофильтрация (МФ), ультрафильтрация (УФ), обратный осмос.

Микрофильтрация – это БМ процесс разделения, в котором мембраны не пропускают частицы и растворенные макромолекулы размером свыше 0,1 мкм,рабочее давление процесса 0,03–0,1 МПа. МФ присущ ситовой или экранный механизм разделения, соотношение размеров частиц и размера пор (практический, без учета гидратации) являются величинами одного порядка. Размеры пор в микрофильтрации варьируются от 10 до 0,05мкм.

Ультрафильтрация– процесс мембранного разделения растворов высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений (размер частиц 0,001–0,02 мкм; давление 0,1 – 1,0 МПа), а также их фракционирования и концентрирования. При УФ на ситовой механизм накладывается явление гидратации. Для УФ мембран сопротивление локализуется в верхнем слое, а нижний слой выполняет лишь функцию подложки.

Обратный осмос - БМ разделение истинных растворов (размер частиц 0,0001–0,001 мкм; давление 0,15 – 4,0 МПа). Он заключается в фильтровании растворов под давлением, превышающим осмотическое, через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и задерживаю­щие молекулы либо ионы растворенных веществ. В основе опи­сываемого метода лежит явление осмоса — самопроизвольного перехода растворителя через полупроницаемую перегородку в раствор. Давление, при котором наступает равно­весие, называется осмотическим. Если со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое, то перенос растворителя будет происходить в об­ратном направлении, что нашло отражение в названии про­цесса «обратный осмос».

Несмотря на сравнительно высокие рабочие давления, обратный осмос оказывается энергетически выгоднее большинства других массообменных процессов и даже многокорпусного выпаривания. Обратноосмотический процесс протекает без фазовых превращений, что также позволяет снизить затраты энергии на разделение до минимальной термодинамической энергии.

Обратный осмос используется для обессоливания растворов и получения особо чистой воды, в промышленности стал применяться после 1962 г., когда С.Лоэб и С.Соурираджан получили асимметричные ацетилцеллюлозные мембраны, состоящие из тонкого и плотного активного слоя с узкими порами и толстого слоя с широкими порами.

Многочисленными исследованиями было установлено, что эффект разделения в обратном осмосе может быть объяснён лишь с учетом сложных физико-химических взаимодействий между молекулами растворителя и растворённого вещества с мембраной.

Для обеспечения качественной и стабильной работы обратноосмотических мембран в течение длительного периода эксплуатации необходимо обеспечить высокий уровень предварительной очистки, т.к. образование аморфного осадка - геля на поверхности полупроницаемой мембраны резко ухудшает условия её работы.

Помимо качественной предварительной очистки необходимо своевременно проводить химическую очистку мембран, для удаления загрязнений с поверхности, образующихся в процессе эксплуатации.

Список литературы.

1. Дубяга В.П., Поворов А.А. Мембранные технологии для охраны окружающей среды и водоподготовки // Крит. технологии. Мембраны. 2002. № 13. С. 3–10.

2. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. М.: Химия, 1986. 272 с.

3. Колзунова Л.Г. Баромембранные процессы разделения: задачи и проблемы.

4. Мулдер М. Введение в мембранную технологию / под ред. Ю.П.Ямпольского, В.П.Дубяги. М.: Мир, 1999. 513 с.

5. Свитцов А.А. Основы проектирования производств, использующих мембранное разделение. Учебное пособие – М:РХТУ им.Д.И.Менделеева, 2007.