3. Методика проведения эксперимента

Для изучения характеристик сиалоновых и карбидкремниевых мембран была разработана лабораторная установка мембранной очистки воды (рис.2.2), на которой были проведены исследования очистки модельных растворов и реальных сточных вод.

Модельный раствор заливают в емкость для сточной воды 4 объемом 300 мл, затем ее герметично закрывают. В нижней части этой емкости находится разделительная ячейка 5, куда помещается мембрана. Рабочее давление, создаваемое насосом 1, регулируется с помощью вентиля 3 и контролируется по показателям манометра 3. После пропускания раствора через мембрану фильтрат собирается в сборнике 7.

Рис.2.2. Схема лабораторной установки:

1 – насос; 2 – вентиль; 3 – манометр; 4 – крышка емкости; 5 – емкость для сточной воды; 6 – разделительная ячейка; 7 – сборник фильтрата.

Площадь контакта мембранного элемента с водой составила 7см². Очистку осуществляют фильтрованием растворов через мембранный элемент при давлении 1-3 атм. Фильтрат отбирают порциями по 50-70 мл.

Разделительная ячейка представлена на рис.2.3. Раствор прокачивается через ячейку 1 над мембраной 2. Для достижения необходимой скорости раствора расстояние между мембраной и крышкой ячейки, т. е. высота камеры должно быть по возможности меньше. Диаметр ячейки составляет 70 мм.

• 

Рис.2.2. Схема разделительной ячейки:

1 – корпус ячейки; 2 – мембрана.

В ходе экспериментов определены селективность и проницаемость мембранных материалов к следующим соединениям:

- красителю – метиленовому голубому;

- к органическим высокомолекулярным соединениям, являющимися типичными примесями природных вод и фильтрационных вод полигонов ТБО – гуминовые соединения;

- к гидратированным ионам токсичных тяжелых металлов – меди (II), железа(III);

• к комплексным ионам металлов с органическими лигандами, например, гуматов металлов меди (II), железа(III).

4. Исследование влияния физико-химических свойств и пористой структуры мембранных материалов на степень извлечения веществ

2.3.1. Мембранное извлечение красителя метиленового голубого

На лабораторной установке проведены исследования по извлечению метиленового голубого из модельных водных растворов, исходная концентрация которых составляла 50-60 мг/л, на выбранных керамических материалах.

Полученные результаты представлены в таблице 2.2. и на рис.2.3.

Рис.2.3.

Таблица 2.2

№	Размер Пор, мкм	Проницаемость, (л/м2ч)	Исходная Концентрация мг/л	Объем фильтрата*, Мл	Емкость, (мг/м2)	Эффект Очистки, %
1	1,1	257	59	49	3285	76
2	0,36	77	71,5	117	11478	98
3	1,29	2570	50	234	16122	98
4	1,35	214	59	247	20814	98
5	0,69	283	63,5	326	32242	99
6	0,3	12,86	50	353	22692	99,9
7	0,37	150	59	608	47971	99

*- объем очищенной воды до концентрации , составляющей 10% от исходной. Степень концентрирования – C_о/С_очищ.=10

В ходе исследований установлена водопроницаемость мембран, их селективность, время фильтроцикла. Показано, что наибольшей селективностью по отношению к метиленовому голубому обладают мембраны на основе карбида кремния с размером пор 0,3-0,6 мкм.(№ 6,7). Мембраны, полученные из кварцевого песка и графита, обладают высокой пористостью (74-76%) и газопроницаемостью, но низкой механической прочностью, что ограничивает их применение.