Мембранные технологии

Мембранные технологии очистки воды

Когда по обе стороны полупроницаемой мембраны находятся растворы с солесодержанием различной концентрации, молекулы растворителя (например, воды) будут перемещаться сквозь мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией, создавая в последнем повышение уровня жидкости. Вследствие явления осмоса процесс проникновения растворителя сквозь мембрану наблюдается даже, когда оба раствора находятся под равным внешним давлением. Данный процесс протекает до того момента, когда между растворами не установится определенная разность давлений, называемая осмотическим давлением — сила, под действием которой растворитель проходит сквозь мембрану. Еще в 60-х годах ХХ столетия было установлено, что если искусственно к концентрированному раствору приложить давление, превышающее осмотического, будет протекать обратный процесс: молекулы растворителя будут переходить из более концентрированного раствора в разбавленный. Процесс получил название «Обратный осмос». В этом процессе вода и растворенные в ней вещества будут разделяться на молекулярном уровне. По мере протекания обратноосмотического процесса, с одной стороны мембраны накапливается практически чистая вода (растворитель), а растворенные вещества остаются по другую сторону мембраны. Ученые сделали вывод, что явление обратного осмоса возможно применять для очистки воды от различных загрязнений, поскольку при обратноосмотическом процессе достигается гораздо более высокая степень очистки воды, чем в основных классических методах фильтрования, базирующихся на адсорбции загрязнителей на активированном угле и фильтрации механических примесей. Более того, метод обратного осмоса значительно дешевле и проще в эксплуатации по сравнению с ионообменными фильтрами. Обратный осмос нашел широкое применение для опреснения морской воды. В настоящее время производятся мембраны с различным диаметром пор, которые позволяют добиться разной степени очистки воды на выходе и могут быть использованы в различных производственных процессах.

Видео: Лекция «Мембраны и мембранные технологии в молочной промышленности» — Иван Алексеевич Евдокимов, д.т.н., профессор ФГАОУ ВО СКФУ

Микрофильтрационные мембраны с размером пор 0,1-1,0 мкм задерживают взвешенные и коллоидные частицы, определяемые как мутность. Область применения: грубая очистка воды и предварительной подготовка воды перед обратноосмотическим обессоливанием.

Ультрафильтрационные мембраны с размером пор от 0,01 до 0,1 мкм удаляют крупные органические молекулы (молекулярный вес больше 10 000), коллоидные частицы, бактерии и вирусы, не задерживая при этом растворенные соли. Область применения: в промышленности и в быту обеспечивают высокое качество очистки от перечисленных веществ, не меняя при этом минеральный состав воды.

Нанофильтрационные мембраны характеризуются размером пор от 0,001 до 0,01 мкм. Они задерживают органические соединения с молекулярной массой выше 300 и пропускают 15-90 % солей в зависимости от структуры мембраны. Область применения: очистка сточных вод от гидроксидов и фосфатов тяжелых металлов в гальванотехнике, от поверхностно активных веществ в прачечных и при производстве лекарственных препаратов и моющих средств.

Установка обратного осмоса

Обратноосмотические мембраны имеют поры самого малого диаметра, а следовательно являются наиболее селективными. Они задерживают большую часть растворенных солей, низкомолекулярные органические вещества, все вирусы и бактерии, гумусовые соединения, и пропускают только молекулы воды и 1-3% легких минеральных солей. В среднем обратноосмотические мембраны задерживают 97-99 % всех растворимых соединений, растворенных газов и легких минеральных солей. Данный тип мембран применяют в различных отраслях промышленности, где есть потребность в получении воды высокой степени очистки (гальваническое производство, производство печатных плат, приборостроение и электронная промышленность, нанесение покрытий благородных металлов, производство бутилированной воды и напитков, пищевая промышленность, фармацевтическая промышленность и др.). Применение двухступенчатого обратного осмоса позволяет получить деминерализованную и дистиллированную воду. Эти системы являются экономически выгодной альтернативой дистилляторам и выпарным установкам и применяются на различных производствах (гальваника, микроэлектроника и др.). В настоящее время мембранные системы стали все чаще и чаще использоваться в быту, что стало возможным благодаря современным научно-техническим достижениям: мембранные установки стали гораздо дешевле, возросла их удельная производительность, понизилось рабочее давление. Установки обратного осмоса позволяют получать воду, соответствующую качеству СанПиН «Питьевая вода» и европейским стандартам качества.

Преимущества систем обратного осмоса

• Селективность (степень извлечения загрязняющих веществ) — до 99,9 %,
• Уникальное качество очищенной воды,
• Удаление низкомолекулярных гуминовых соединений, придающих воде желтоватый оттенок и ухудшающих ее органолептические свойства,
• Универсальность — эффективное извлечение смеси загрязняющих веществ: ионы тяжелых металлов + ионы кальция и магния + фосфаты, сульфаты и хлориды,
• Отсутствие вторичного загрязнения воды,
• Низкие затраты электроэнергии при использовании насосов бустерного типа,
• Удобство транспортировки и монтажа с использованием высоконадежных труб ПВХ и трубозапорной арматуры,
• Длительный срок службы системы при периодической обратной промывке мембран,
• Простота и надежность в эксплуатации. Автоматизированный режим работы установок,
• Высокая рентабельность,
• Высокая экологическая безопасность.

Области применения процессов разделения

Скачать опросный лист — Заказ мембранной установки