|
Основателем современных технологий обратного осмоса по праву считается С. Сурираджан, который на рубеже 50–60-х годов прошлого века разработал и реализовал на практике процесс обратноосмотического разделения растворов, основанный на принципе фильтрования из тангенциального потока.
В настоящее время, благодаря совершенным технологиям массового производства высококачественных обратноосмотических мембран, экономичности и высокой производительности, метод нашел широчайшее распространение для водоподготовки в самых разных областях промышленности.
Обратный осмос (ОО) позволяет удалять из воды растворенные соли, неорганические и органические вещества с молекулярной массой свыше 100 Да.
Эффективность удаления методом обратного осмоса различных ионов зависит от их заряда и размера, определяющих степень гидратации, и увеличивается с ростом этих характеристик. Коэффициенты очистки для мембран типа BW имеют следующие значения: для одновалентных ионов Na + , K + , Cl – , NO 3 – , HCO 3 – = 20–100, а для двухвалентных Ca 2+ , Mg 2+ , (SO4)2- – до 200. Эффективность удаления поливалентных элементов зависит от их состояния в растворе. Степень очистки от элементов, склонных к гидролизу и образованию псевдоколлоидов, значительно выше, чем от солей в ионной форме.
Обратноосмотические мембраны для очистки морской воды SW и SW HR обладают еще большей селективностью по всем ионам. Таким образом , по селективности мембраны располагаются в ряду: SW HR > SW > BW (табл. 5.4). Соответственно, различаются и области их основного применения для обработки вод: с солесодержанием до 2000 мг/л применяются мембраны типа NF и BW 30 LE , до 10000 мг/л – применяются мембраны BW 30, а при более высоком (до 50000 мг/л) – применяются мембраны SW и SW HR .
5.4. Селективность мембран типа FT 30 (данные « Dow Chemical » [97, 151])
Отделяемые вещества
|
Молекулярный вес |
Селективность, % |
Тип BW |
Тип SW |
Тип SW HR |
Фторид натрия NaF |
42 |
99 |
> 99 |
> 99 |
Цианид натрия NaCN (pH 11) |
49 |
97 |
98 |
99 |
Хлорид натрия NaCl |
58 |
99 |
> 99 |
> 99 |
Кремнекислота SiO 2 (50 мг/л) |
60 |
98 |
99 |
> 99 |
Бикарбонат натрия NaHCO 3 |
84 |
99 |
98 |
99 |
Нитрат натрия NaNO 3 |
85 |
97 |
96 |
98 |
Хлорид магния MgCl 2 |
95 |
99 |
> 99 |
> 99 |
Хлорид кальция CaCl 2 |
111 |
99 |
> 99 |
> 99 |
Сульфат магния MgSO 4 |
120 |
> 99 |
> 99 |
> 99 |
Сульфат никеля NiSO 4 |
155 |
> 99 |
> 99 |
> 99 |
Сульфат меди CuSO 4 |
160 |
> 99 |
> 99 |
> 99 |
Формальдегид |
30 |
35 |
50 |
60 |
Метанол |
32 |
25 |
35 |
40 |
Этанол |
46 |
70 |
80 |
85 |
Изопропанол |
60 |
90 |
95 |
97 |
Мочевина |
60 |
70 |
80 |
85 |
Глюкоза |
180 |
98 |
99 |
> 99 |
Сахароза |
342 |
99 |
> 99 |
> 99 |
Пестициды |
|
> 99 |
> 99 |
> 99 |
Приведенные данные получены в неких «стандартных» условиях: солесодержание 2000 мг/л; давление 1,6 МПа; температура 25 °C ; рН = 7, и служат только для целей предварительной оценки показателей селективности процесса обратноосмотического разделения для указанных веществ. Результаты, полученные в реальных условиях эксплуатации, могут весьма существенно отличаться от приведенных выше, так как зависят от концентрации всех компонентов в исходной воде, рН и температуры раствора. Залогом получения достоверных данных для конкретных условий эксплуатации является проведение пилотных испытаний.
Значения рабочего давления в процессах обратного осмоса в условиях промышленного применения доходят на сегодняшний день до 80 атм, а в лабораторных условиях достигают 120 атм, и даже, как заявляют представители некоторых западных компаний, могут подниматься до 150 атм в условиях опреснения морской воды.
Постоянное совершенствование структуры мембран обратного осмоса, связанное прежде всего с уменьшением толщины разделительного слоя и улучшением равномерности его молекулярной структуры, привело к созданию так называемого низконапорного и сверхнизконапорного обратного осмоса (мембраны LE и XLE , соответственно) . Такие обратноосмотические мембраны имеют сниженную селективность ( XLE < LE < BW ), но вполне достаточны для получения питьевой воды, которая не должна обессоливаться полностью. Учитывая, что осмотическое давление в пресной воде с солесодержанием до 1000 мг/л по NaCl не превышает 0,8 атм, они позволяют получать частично обессоленную воду даже при давлении до 2 атм. |
