Мембранные технологии

Мембранные технологии применяются в системах водоочистки для удаления: ионов, твердых взвешенных, органических соединений и микроорганизмов. Диапазон размеров пор мембран, выпускаемых промышленностью, весьма широк: от размеров сравнимых с размерами коллоидных частиц до размеров ионов.

Применение мембранной технологии предъявляет высокие требования к соблюдению заложенных в проекте норм технологического режима, аналитического контроля и правил промывки.

Поток питательной воды направляют в систему мембранной очистки вначале на мембраны с крупными порами, а затем к мембранам с все более понижающимися по размеру порами. Из питательной воды перед подачей в систему мембранной очистки следует удалить загрязнения, которые могут быть причиной засорения или образования отложений на мембранах.

Промывка мембран отфильтрованной водой перед остановкой установки является неотъемлемой частью в устранении загрязнения и предотвращения отложений на мембранах.

Мембранная фильтрация — это разновидность фильтрации, когда фильтр представляет собой тонкую перегородку толщиной менее 0,1 мм и с высокой степенью пористости.

Мембранные фильтры имеют следующие преимущества:

• они не требуют какого-то особого обращения с ними, и их можно легко доставить в любое место, где их предполагают использовать;
• их можно изготавливать одним и тем же способом при точно контролируемых условиях;
• вследствие высокой пористости через них можно пропускать жидкость с большой скоростью потока;
• при помощи мембранного фильтра можно задерживать частицы размерами порядка размеров бактерий и меньше;
• некоторые из них могут работать как сита, т. е. разделять частицы разных размеров.

Кроме того, мембраны изготавливаются не только в общепринятой форме дисков, но мембранные фильтры могут поставляться также в виде больших листов или фильтр-патронов, последнее имеет место главным образом для промышленного применения.

Микрофильтрация – это процесс механического фильтрования позволяющий задерживать тонкодисперсные и коллоидные примеси, водоросли, одноклеточные микроорганизмы размером, как правило, выше 0,1 мкм. В обычной практике зачастую под процессами микрофильтрации понимают процессы, где применяются дисковые, каркасно-навитые и патронные фильтры Микрофильтрация широко применяются в медицине, пищевой промышленности на предприятиях производящих алкогольные и безалкогольные напитки, вино, пиво, растительное масло, другие продукты, для очистки воды в системах водоподготовки, для фильтрования полуфабрикатов, ингредиентов, различных технологических сред, и т.д.

Ультрафильтрация – это мембранный процесс, занимающий промежуточное положение между нанофильтрацией и микрофильтрацией. Ультрафильтрационные мембраны имеют размер пор от 20 до 1000 E (или 0,002–0,1 мкм) и позволяют задерживать тонкодисперсные и коллоидные примеси, макромолекулы (нижний предел молекулярной массы составляет несколько тысяч), водоросли, одноклеточные микроорганизмы, цисты, бактерии и вирусы. Таким образом, использование мембранной ультрафильтрации для очистки воды позволяет сохранить ее солевой состав и осуществить осветление и обеззараживание воды без применения химических веществ, что делает эту технологию перспективной с экологической и экономической точек зрения.

Нанофильтрация – это процесс мембранной фильтрации, в котором приводная сила это разница давления между двумя сторонами мембраны. В процессе нанофильтрации на мембране задерживаются преимущественно органические соединения (с молекулярной массой более 200-300) и соли двух и более валентных металлов, а пропускаются в основном одновалентные соли. Процесс фильтрации проходит под низким давлением – около 3-8 бар.

Обратный осмос – отделяет воду (растворитель) от растворяемого вещества малой молекулярной массы. Процесс заключается в продавливании воды через полупроницаемую мембрану, проницаемую для растворителя и непроницаемую для растворенных в ней веществ. Приводной силой в обратном осмосе является разница давлений по разные стороны мембраны. Это давление должно быть больше осмотического давления, вызванного разницей активности растворенных веществ в растворах разграниченных осмотической мембраной.

Электродиализ – в процессе электродиализа приводной силой является разница электрического потенциала с разных сторон мембраны, через которую проходят ионы из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией. Метод очистки воды можно применять для обессоливания соленых и подсоленных вод. Мембраны исполнены из катионо- и анионообменных материалов. Мембраны катионообменные (отрицательно заряженные) пропускают катионы, а мембраны анионообменные (положительно заряженные) пропускают анионы. Электрический потенциал притягивает катионы к катоду, а анионы к аноду. В результате селективной миграции ионов через мембрану в одной из камер электродиализера увеличивается концентрация ионов, а в другой – уменьшается.