Промышленный обратный осмос - это процесс очистки воды, который основан на использовании специальных мембранных элементов. Мембрана является ключевым компонентом обратноосмотической системы и располагается в корпусе.
Количество мембран, которые можно разместить в корпусе, может варьироваться. Существуют два основных типа мембран - спирально навитые и половолоконные. Если используются мембраны, которые здесь названы «половолоконные», то процесс называется «ультрафильтрация». В настоящее время спирально навитые мембраны являются наиболее популярными и именно они называются «обратноосмотическими».
Спирально навитые мембраны состоят из двух слоев, которые навиваются на центральную трубу, через которую проходит фильтрат. Рулон, состоящий из приклеенных к трубке мембранных пакетов, представляет собой готовое изделие. Чтобы предотвратить слипание мембран при сворачивании, на поверхность одной из мембран укладывается разделительная сетка - турбулизатор. Схема такой конструкции изображена на рисунке.
Для изготовления мембран используются различные материалы, такие как ацетаты целлюлозы, ароматические полиамиды, полисульфонамид, полиэфирсульфон, фторопласты, поливинилиденфторид, полиэтилентерефталат, полиакрилонитрил, полиамиды, полиимиды, полиэтилен, полипропилен и другие полимеры. Эти материалы используются для создания различных элементов мембранных систем.
Ацетаты целлюлозы (АЦ) - это первый материал, который был использован для изготовления мембран в мембранных процессах. АЦ является синтетическим полимером, получаемым из природной целлюлозы. Он отличается низкой стоимостью и относительно высокой стойкостью к действию свободного активного хлора. Современные АЦ мембраны выпускаются на подложках из ПЭТФ или полипропилена, что значительно улучшает их характеристики.
Однако у мембран на основе ацетатов целлюлозы есть некоторые недостатки. Они имеют низкую химическую и биологическую стойкость, а также невысокую селективность и высокое рабочее давление. Рабочий диапазон рН для таких мембран составляет от 4 до 8. В кратковременных химических промывках можно использовать растворы с рН от 3 до 9.
В целом, промышленный обратный осмос с использованием мембранных элементов является эффективным способом очистки воды, который позволяет удалить из нее различные примеси и загрязнения. Современные материалы и конструкции мембран позволяют улучшить их эффективность и долговечность, делая этот процесс все более востребованным в различных промышленных отраслях.
Все виды мембран предъявляют определенные требования к качеству исходной воды.
Ниже приведены ориентировочные показатели, которым должна соответствовать исходная вода, подаваемая на обратноосмотические мембраны
Наличие диапазона обусловливается требованиями разных производителей мембран:
- Цветность воды до 1–5
- Мутность до 0,6 мг/л
- Жесткость общая, не более 20 мг/л
- Общее солесодержание, не более 50 000 мг/л
- Окисляемость Перманганатная до 3 мгО/л
- Водородный показатель (рН) 3–10, (иногда 2–11)
- Нефтепродукты 0,0–0,5 мг/л
- Окислители (хлор свободный, озон) до 0,1 г/л
- Марганец общий (Mn) до 0,05 мг/л
- Железо общее (Fe) до 0,1–0,3 мг/л
- Кремниесоединения (Si) до 0,5–1,0 мг/л
- Сероводород Не допускается
- Индекс SDI до 3–5 ед.
- Температура воды 5–35 (иногда до 45) °С
- Давление 0,3–6,0 МПа
- Температура воздуха в помещении 5–35°С
- Влажность воздуха в помещении ≤ 70%
Стойкость полимеров, используемых для производства мембран, к различным примесям в воде, сравнительная таблица.
Материалы |
Ацетат целлюлозы |
Полиамид, композитные |
Полисульфон, композитные |
pH | 4-7 | 2-11 | 2-12 |
Содержание активного хлора, мг/л | 1,0 | 0,1 | 5,0 |
Защита от микроорганизмов | Плохая | Хорошая | Хорошая |
Рабочие температуры, 0С | 15-28 | 5-35 | 15-50 |
Предел температуры санитарной обработки, 0С | 30 | 35 | 70 |
Химическая стойкость мембран из различных материалов
Материал мембраны |
Композитная | АЦ | ПС | ПВДФ | ПАН | Керамика |
pH от 3 до 8 | устойчив | устойчив | устойчив | устойчив | устойчив | устойчив |
Т, 35 0С | устойчив | не устойчив | устойчив | устойчив | устойчив | устойчив |
Протеины |
устойчив |
относительно устойчив |
устойчив |
относительно устойчив |
относительно устойчив |
устойчив |
Полисахариды |
относительно устойчив |
не устойчив | устойчив | не устойчив |
относительно устойчив |
устойчив |
Алифатические углеводороды |
не устойчив | не устойчив | не устойчив |
относительно устойчив |
устойчив | устойчив |
Ароматические углеводороды |
не устойчив | не устойчив | не устойчив | устойчив | не устойчив | устойчив |
Окислители | не устойчив |
относительно устойчив |
устойчив |
устойчив |
относительно устойчив |
устойчив |
Кетоны | не устойчив | не устойчив | не устойчив | устойчив | не устойчив | устойчив |
Спирты | устойчив | не устойчив | устойчив | устойчив | устойчив | устойчив |
В завершение этой статьи предлагаю видео, где показана сборка нескольких мембран в один корпус.
Начиная с 20-й секунды.