Реферати українською » Промышленность, производство » Загальна характеристика, властивості і виробники осмотичних мембран


Реферат Загальна характеристика, властивості і виробники осмотичних мембран

Страница 1 из 2 | Следующая страница

 

 

 

 

 

 

 

 

>РЕФЕРАТ

 

Тема: “Загальна характеристика, властивості і виробникиосмотических мембран”


 

Загальні теоретичні інформацію про системах зворотного осмосу і мембранах

 

Зворотний осмос, відомий як ігиперфильтрация, кращим із відомих способів фільтрації води. Зворотний осмос дозволяє видаляти з водної маси частинки завбільшки з іони. І на видалення з питної води солей та інших включень про те, щоб поліпшити колір, смак чи властивості рідини.

Явище осмосу (вирівнювання концентрацій розчинів, розділених напівпроникної мембраною) є основою обміну речовин всіх живих організмів. Наприклад, підкладка шкаралупи курячого яйця є природною мембраною, неї проходять молекули кисню, але затримуються забруднювачі. Стінки клітин рослин, тварин і людини є природну мембрану, що є частково проникної, оскільки він вільно пропускає молекули води, але з молекули інших речовин. Коли коріння рослин всмоктують воду, стіни їх клітин формують натуральну осмотичну мембрану, яка пропускає молекули води та відкидає більшість домішок. Трави і любов'ю квіти стоять вертикально тільки завдяки традиційному з так званогоосмотического тиску. Тому, за нестачі води вони виглядають пожухлим і млявими.Фильтрующая здатність природної мембрани унікальна, вона відокремлює речовини від води на молекулярному рівні, і саме це дозволяє кожному живому організму існувати.

Застосування мембран відділення одних компонентів розчину з інших має дуже давню історію, що ведеться ще до Арістотелеві, впершеобнаружившему, що морська водаопресняется, коли його пропустити через стінки воскового судини. Вивчення цього явища та інших мембранних процесів почалася значно пізніше, на початку XVIII століття, колиРеомюр використовував фінансування наукових цілей напівпроникні мембрани природного походження. Але незалежності до середини 20-х минулого століття всі ці процеси мали суто теоретичний інтерес, виходячи межі лабораторій. У 1927 року німецька фірма «>Сарториус» отримала перші зразки штучних мембран. По Другій Першої світової американці, використовуючи німецькі напрацювання, налагодили виробництво ацетатцеллюлозних інитроцеллюлозних мембран. Лише наприкінці 50-х – початку 1960-х років з початком широкого виробництва синтетичних полімерних матеріалів з'явилися перші наукові праці, що лягли з основу промислового застосування зворотного осмосу. Перші промислові назадосмотические системи з'явилися на початку 1970-х років, тому це порівняно молода технологія проти тим самим іонним обміном чиадсорбцией на активованих вугіллі. Проте, в Західних країнах зворотний осмос став однією з самих економічних, універсальних і надійних методів очищення води, що дозволяє знизити концентрацію що у воді компонентів на 96-99% та практично на 100% позбутися мікроорганізмів і вірусів.

Явище осмосу зокрема у тих середовищах, де рухливість розчинника (наприклад, води) більше рухливостірастворенних у ньому речовин (домішок води). Важливим приватним випадком осмосу є осмос черезполупроницаемую мембрану. Якщо така мембрана поділяє розчин (наприклад, воду з домішками) і чистий розчинник (воду), то концентрація води в розчині виявляється менш високої, оскільки там частину їх молекул заміщена на молекули розчиненої речовини. У результаті, переходи частинок води з відділу, що містить чисту воду, в воду з домішками, відбуватиметься частіше, ніж у протилежному напрямі (рис.1-а). Відповідно, обсяг води з розчиненими домішками збільшуватиметься, тоді як обсяг чиста, зменшуватиметься. Тиск, у якому між двома рідинами настає рівновагу, називаютьосмотическим (рис.1-б)

Зворотний осмос - це процес, у якому молекули розчинника (води) під впливом тиску рухаються з розчину (води, що містить домішки) в чистий розчинник (в воду). Якщо з боку розчину докласти тиск, що перевищуєосмотическое, то молекули води з розчину будуть вільно проникати у чисту воду (рис.1-в). Через те, щополупроницаемая мембрана, поділяє дві рідини, пропускає переважно молекули води, з одного боку може бути отримана чиста вода без домішок, з іншого боку сконцентрований розчин солей.

Цей процес відбувається — зворотний осмос, можна використовувати очищення таких рідин як етанол ігликоль, що пройдуть черезобратноосмотическую мембрану, тоді як інші іони і домішки вона пропустить. Зворотний осмос використав фільтрах очищення води, зокрема, для пиття.

Крім харчових виробництвобратноосмотические системи застосовуються щоб одержати води для медицини, мікроелектроніки, фармацевтики, парфумерії, хімічної в промисловості й теплоенергетики. Вода для парових котлів повинен мати дуже низький вміст розчинених речовин, особливо як-от солі жорсткості, окис кремнію, залізо. Зворотний осмос дозволяє знизити цих компонентів до необхідних величин. Справді, традиційно у цій галузі застосовуютьсядеионизатори з регенерацією іонообмінних смол розчинами кислот і лугів. Ці устрою при що зобратноосмотическими системами вартості випливає низка суттєвих недоліків. І це необхідність змісту реагентного господарства, і великий обсяг агресивнихкислотно-щелочних стоків, що пред'являє особливі вимоги до дренажної системі. Витрати на витратні матеріали (кислоти, луги) становлять часто чималенькі суми. Задля більшої безупинної подачі очищеної води необхідно дублювання устаткування, оскільки допускається перерва у роботі. Системи зворотного осмосу практично позбавлені цих недоліків. Вони можуть працювати 24 години на добу, більш зручні в експлуатації, вимагають набагато менше витратних матеріалів (інгібітори, миючі розчини), мають неагресивнісбросние води.

Недоліком установок зворотного осмосу інанофильтрации може бути необхідність якісної попередньої підготовки води перед мембранами. У вихідної воді повинні відсутні сильні окислювачі (наприклад, зміст вільного хлору дляобратноосмотических мембран на повинен перевищувати 0,1 мг/л). Перед поданням о мембрану, воду старанно очищають від механічних домішок, заліза. Така попередня підготовка води дозволяє термін їхньої служби мембран.

У зворотноосмотичної технології використовуєтьсяполупроницаемая мембрана, яка пропускає лише молекули води та затримує молекули забруднюючих речовин. Найчастіше в технології зворотного осмосу використовується процес, відомого якперекресное протягом, що дозволяє мембранісамоочищаться. Тоді, як частину рідини проходить через мембрану, інша значна її частина рухається у напрямі, вимиваючи з мембрани зворотного осмосу затримані частинки. У процесі зворотного осмосу потрібно рушійна сила, яка проштовхувати рідина через мембрану, найкращим є тиск, створюване помпою. Що тиск, тим більше коштів рушійна сила. Установки зворотного осмосу здатні затримувати бактерії, солі, цукру, протеїни, частки, барвники та інші забруднюючі речовини, молекулярна маса яких набагато більше 150-250далтонов. Поділ іонів зворотнимосмосом з участю заряджених частинок. Це означає, щорасстворенние іони, яких зазнають заряд, рівнийзараряду солей, імовірніше будуть відкинуті мембраною, ніж, які заряджені, наприклад органіка. Чим більший заряд частинки й воно, тим вища ймовірність те, що вона відкинута мембраною.

Застосовувані нині композитні мембрани дозволяють значно знизитигидродинамическое опір. Вони тонкий селективний шар наноситься хімічним шляхом на пористу основу (підкладку). Товщина селективного шару становить 0,1-1,0мкм, а товщина пористої основи - 50-150мкм.Подложка мало створює опору потоку завдяки широкимпорам, а опір селективного шару значно знижується завдяки значному зменшенню його товщини. У цілому нинікомпозитная структура мембрани забезпечує механічну міцність з допомогою товщини пористої підкладки, крім того, дозволяє знизити загальне опір мембрани з допомогою тонкощі селективного шару.

>Селективний шар назадосмотических мембран виконано із горіховогополиамидного матеріалу. Робоча тиск таких мембран при мінералізації вихідну воду до 5 г/л становить 10-15 бар. Стандартна робоча температура зворотного осмосу вбирається у40С, хоча у час виробляютьсяполиамидние мембрани, працюючі при підвищених температурах - до90°С.Селективность поліамідних мембран становить 90-99,6%.

Назадосмотические мембрани виробляються як рулонних мембранних елементів, що дозволяють розміститимембранное полотно з великою площею невеликий обсяг. Це забезпечує компактність назадосмотических установок.

Вітчизняний і закордонний досвід показав, що у тривалість і надійність роботи мембран великий вплив надає процесосадкообразования.Образующийся шар осаду, який, зазвичай, єсоленепроницаемим, забиває поверхневі пори мембрани, створює додаткову опір потоку імассопередаче в граничному шарі, у результаті збільшуєтьсяконцентрационная поляризація на мембранах і знижується їхсолезадерживающая спроможність населення і продуктивність.

Щодо хімічного складу опадів, які виникають приопреснении і очищенні вод різних типів, дуже різноманітний. На процеси зворотного осмосу негативний вплив надає освіту у апаратах відкладеньмалорастворимих солей кальцію,гидроокисей заліза і марганцю, і навіть зважених речовин і високомолекулярних сполук.

У підземнихминерализованних і морських водах кальцій перебуває у рівновазі збикарбонатними ісульфатними іонами і змістом його дуже важливо – зазвичай від 100-120 до 300-400 мг/л. у процесі зворотноосмотичної обробки води відбувається переважний перенесення молекулН2О через мембрану, що викликає порушення рівноважного гніву й можуть призвести до випаданню на мембранах опадів сульфату і карбонату кальцію. Причиною освіти осаду сульфату кальцію є швидке досягнення в граничному шарі концентраціїСаSО4, перевищує межа його розчинності (близько 2-3 г/л при200С).

Дещо по-іншому відбувається освіту відкладень карбонату кальцію. У результатіобратноосмотического процесу приопреснении води відбувається видалення з розчину як води, а й частини вільної вуглекислоти. Через війнууглекислотное рівновагу у питній воді зсувається із заснуванням надлишку карбонатних іонів, які реагують з іонами кальцію.Образующийся карбонат кальцію через недостатню розчинності випадає в осад.

Швидкість освітисульфатних і карбонатних відкладень залежить від вмісту у вихідної воді солей жорсткості і зажадав від величини рН. Що цих значень, то швидше відбувається освіту осаду.Карбонатние відкладення утворюють щільну, міцно скріплену з поверхнею мембрани плівку; длясульфатних відкладень характерні рихлість структури та нерівномірність розподілу є у обсязі камери.

>Осадок гідроокису заліза також знижує ефективності роботиполупроницаемих мембран.Отложение гідроокису заліза на мембранах призводить до різкого зниження їх продуктивності.

Власне,обратноосмотическая мембрана - це серце й душа системи зворотного осмосу. Фільтри зворотного осмосу починається з добору мембрани зворотного осмосу, інші компоненти вибираються з властивостей мембрани. Існує три типу мембрани зворотного осмосу, кожна з яких має переваги та недоліки:

· суміштриацетата целюлози зацетатомцеллюлози(CTA);

·тонкослойнаяполупроницаемая мембрана (>TLCR);

· модифікованийполисульфон (>SPSF).

Вода, пройшла через мембрани зворотного осмосуCTA, має найнижчу собівартість питної води. Низька продуктивність обмежує використання назадосмотических мембранCTA там, де необхідна висока продуктивність, проте їх стійкість до окислювання дозволяє йомусамоочищаться від похідних хлору, що у водогінної воді. Цеобратноосмотические мембраниCTA найбільш підходящими для типових потреб водопідготовки. До того ж, пропущений в накопичувальний бак хлор дозволяє дозволяє знизити рівень бактерій в питну воду.

Мембрани зворотного осмосуTLC поєднують у собі високу продуктивність, високий рівень відштовхування частинок широкий прийнятний до роботи рівень рН, що зробила їх ідеально підходящими дляприменнеия у багатьох областях водопідготовки. У нещасних випадках високого рівня споживання води, при низьких температурах і тиску води, високої концентрації нітратів або за рівні рН (більш 9,0) рекомендовано застосовувати саме мембраниТСL.

Проте, у зв'язку з мембранами зворотного осмосуTLC,нарaстает стурбованість із приводу повного очищення питної води від хлору, що може спричинити до розвитку накопичувальних баках велетенського кількості бактерій. Що стосується собівартості одержуваної питної води,приемнение мембранТСL в системах зворотного осмосу залишається найбільш дорогим.

Звісно, мембрани зворотного осмосуSPSF зараз набагато простіше придбати, ніж торік року, але вони хто не йде у жодне порівнювати з продуктивністю та вартістюобратноосмотических мембранCTA. Також існує певна засторогу щодо здібності мембран зворотного осмосуSPSF очищатинеумягченную воду. Алеосмотические мембраниSPSF просто незамінні для очищенняумягченной води із високим рівнем рН, або зачерезвичайно високих концентраціях нітратів. Мембрани ж СТА і TCL хороші до застосування за іншими випадках водопідготовки.

Природно, що вартість як і системи зворотного осмосу для домашнього використання може бути зовсім низькою - якщо роздрібна ціна опускається нижче 1400 гривень, то, швидше за все, це китайський товар, виготовлений із низькоякісних комплектуючих. Якісний фільтр, наприклад один із найбільш поширених над ринком системаTGI-525, коштує Україні близько 400 у.о. Це недешево, але й термін їхньої служби системи дуже високий. Звісно, приблизно на рік вам доведеться картриджі, потім піде десь на 20 у.о, а разів у двох років що й мембрану (40-50 у.о). Але й продуктивність установки висока - побутова система здатна давати від 130 до 600 л води на добу. Через війну, при розрахунку дворічний період, літр води, отриманий шляхом зворотного осмосу, коштує 0,005грн/литр, тоді як середня вартість літра води в пляшках дорівнює близько 1грн/литр.

 

Пристрій мембран


 

Видиосмотических мембран та його ціни

 

Нині більшість фірм-виробників мембранних елементів дійшли єдиного стандарту мембран. Це, зазвичай, рулонні мембранні елементи, головною перевагою якого є велика площа поділу при невеликих розмірах.

Найпоширеніші два розміру мембран. Перший має маркірування 4040, у якій перша цифра позначає округлений діаметр мембрани в дюймах - 4 дюйма чи 99 мм. Друга цифра є в маркуванню – це округлена довжина елемента у дюймах – 40 дюймів чи 1016 мм.

Другий найпоширеніший розмір мембран має маркірування 8040, що означає діаметр 8 дюймів чи 201 мм довжину 40 дюймів чи 1016 мм.

На російському ринку широко представлені мембранні елементи 5-6 фірм – світових лідерів у цій галузі. Вибір виробника мембран, якими комплектуєтьсяводоочистная установка, зазвичай, грунтується власних перевагах підприємства-виготовлювача установок. Але, як говорилося вище, абсолютна більшість мембран російському ринку - імпортного виробництва. Частка вітчизняних мембранних елементів, на жаль, дуже невелика.

Важливим є те, що мембранні елементи різних виробників взаємозамінні. Тому, який завжди необхідне заміни набувати мембрани саме того фірми, що вказана у паспорті обладнання. Головним у даному випадку є розуміння завдань, розв'язуваних конкретної установкою, і знання складу вихідну воду. Важливі як іприсоединительние розміри мембрани, оскільки, попри, начебто, однаковий розмір, залежно від виробника, можливі незначні відмінності за довжиною фільтруючого полотна, діаметруфильтратоотводящей трубки тощо.

Характеристики мембранних елементів – селективність і продуктивність, заявлених у паспортах на мембрани, отримані під час випробування елементів за умов, які завжди здійсненні у житті. Наприклад, стандартні мембрани зворотного осмосу випробовуються при мінералізації вихідну воду 500 мг/л, ависокоселективниеобратноосмотические мембрани при мінералізації 2000 мг/л. У реальних умов, особливо установок зрециклом,

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація