Меню Рубрики

Установки для ультрафильтрации и обратного осмоса

Обратный осмос и ультрафильтрация воды

Системы ультрафильтрации и обратного осмоса является одними из самых надежных и эффективных способов очистки воды от различных примесей, органических веществ, бактерий и вирусов и глубокой очитки воды.

Ультрафильтрация или обратный осмос ?
Установка ультрафильтрации предназначена для очистки воды от взвешенные веществ, микроорганизмов, водорослей, бактерий и вирусов, снижает мутность и цветность.

Установка обратного осмоса предназначена для глубокого обессоливания воды, удаления солей, микроорганизмов, бактерий и вирусов.

В чем отличие работы ультрафильтрации и обратного осмоса ?
Метод ультрафильтрации основан на том, что вода проходит через специальный фильтр — мембрану. Очищенная вода проходит наружу, через мембрану, а все загрязнения задерживаются внутри.

Метод обратного осмоса заключается в фильтрации воды через обрасноосмотическую полупроницаемую мембрану. В результате на выходе с мембраны получается два потока, поток чистой воды прошедшей через мембрану и поток грязной воды с загрязнениями не прошедшими через мембрану.

Как выглядит установка ультрафильтрации и обратного осмоса?
Установка ультрафильтрации представляет собой конструкцию, состоящую из ультрафильтрационных мембранных модулей через которые проходит вода и технологической обвязки, котора обеспечивает режимы фильтрации и промывки.

установка обратного осмоса установка ультрафильтрации

Что такое мембрана ультрафильтрации и обратного осмоса?
Мембрана ультрафильтрации состоит из тонких много канальных волокон (Multibore®). Волокна изготавливаются из модифицированного полиэстерсульфона. Таких волокон в мембране десятки тысяч. Их размер 0,02 мкм. При прохождении воды через модуль чистая вода проходит наружу, а загрязнения не проходят через поры волокон и остаются внутри.

Модуль обратного осмоса представляет собой цилиндр из смотанной в рулон пленки из синтетических материалов. Благодаря рулонной конструкции происходит разделение потоков воды на чистую и грязную. Фильтрующий материал изготавливается из тонкопленочного полиамидного композита, имеющего поры диаметром 10 -10 м. Это в 200 раз меньше размера клетки вируса и в 4000 – клетки бактерии.

Какая технология ультрафильтрации и обратного осмоса?
Исходная вода подается на модуль ультрафильтрации при помощи насоса. Перед модулем вода пропускается через грязевик, который отфильтровывает грубые частицы, предохраняя тем самым мембраны. В линию подачи исходной воды может дозироваться коагулянт (для улучшения фильтрования и эффективности обратной промывки).

Поток воды проходит через ультрафильтрационные мембраны и поступает в бак фильтрата/обратной промывки. Периодически для мембран проводится обратная промывка, во время которой удаляются накопившиеся на поверхности мембраны загрязнения. Для увеличения эффективности обратной промывки в промывную воду могут дозироваться реагенты. Для проверки целостности мембран используется сухой воздух,

Схема работы обратноосмотической системы очень простая. Исходная вода подается на насос высокого давления, который увеличивает начальное давление воды до рабочего и подает воду на обратноосмотические мембраны. Через эти мембраны вода фильтруется, при этом происходит разделение потоков на чистую воду (пермеат) и грязную воду (концентрат). Чистая вода подается потребителю, а концентрат сливается в дренаж.

Комплектность установок ультрафильтрации:
— блок стойка ультрафильтрации (Германия, Inge watertechnologies AG)
— блок автоматики и электрики (Россия)
— блок насосных станций (Италия, Calpeda S.p.A.)
— блок химической промывки (Италия, Etatron D. S.)
— блок рама с трубопроводной обвязкой (Израиль, Германия, Dorot, Georg Fischer)

Комплектность устанвок обратного осмоса:
— комплекс автоматической промывки мембран
— насос высокого давления
— обратноосмотические мембраны в напорных корпусах;
— рама монтажная;
— рабочие трубопроводы и запорная арматура (пвх, полипропиленн);

В чем выгода ультрафильтрации?
— низкое рабочее давление — до 1,5 атм — не нужны повышающие насосы
— минимальные размеры — самое компактное оборудование
— минимум реагентов для промывки — экономия
— 100% удаление взвешенных веществ
— дезинфекция — удаление 99,99% бактерий и вирусов
— осветление воды — снижение мутности и цветности воды
— ультратонкая очистка воды — степень фильтрации 0,02 микрон

Преимущества обратного осмоса?
— максимально возможный уровень очистки от бактерий и химических соединений.
— не требуется регенерация химикалиями
— отсутствие вредных стоков
— компактность установок
— небольшие затраты в эксплуатации
— минимальное время на обслуживание
— простота в обслуживании

Как получить консультацию по ситемам ультрафильтрации и обратного осмоса?
Обратитетесь в любое из 10 представительств компании, контакты , по всей России и специалисты Вам обязательно помогут!

источник

Обратный осмос и ультрафильтрация

by admin under Промышленная экология

Обратный осмос и ультрафильтрация заключаются в фильтровании растворов под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и полностью или частично задерживающие молекулы либо ионы растворенных веществ. При обратном осмосе отделяются частицы (молекулы, гидратированные ионы), размеры которых не превышают размер молекул растворителя. При ультрафильтрации размер отделяемых частиц на порядок больше. Давление, необходимое для проведения обратного осмоса (1-10 МПа), значительно больше, чем для ультрафильтрации (0,1-0,7 МПа).

Внешне обратный осмос и ультрафильтрация аналогичны фильтрованию, однако при фильтровании продукт откладывается в виде осадка на фильтре; при обратном осмосе и ультрафильтрации образуются два раствора, один из которых обогащен растворенным веществом.

Читайте также:  Установка подогрев сидений ларгус

Движущей силой рассматриваемых процессов является разность рабочего (избыточного) давления над исходным раствором и осмотического давления раствора. Наиболее перспективны обратный осмос и ультрафильтрация в системах локальной обработки сточных вод при небольших их расходах для концентрирования и выделения относительна ценных компонентов и очистки воды. Например, очистка сточных вод, образующихся при металлообработке, травлении, окраске, нанесении гальванических покрытий от таких токсичных веществ, как цианиды, хром, никель, медь, цинк и др., которые к тому же могут быть регенерированы.

Достоинствами методов являются: отсутствие фазовых переходов при отдалении примесей, что позволяет вести процесс при небольшом расходе энергии; возможность проведения процесса при комнатной температуре; простота конструкции аппаратуры; возможность выделения ценных продуктов; одновременная очистка воды от органических, неорганических и бактериальных загрязнений. Установка включает два основных элемента: устройство для создания давления жидкости (насос) и разделительную ячейку с закрепленными в ней полупроницаемыми мембранами, а в промышленных установках — многосекционный аппарат, обеспечивающий необходимую поверхность мембран.

Недостатки методов: повышенное давление в системе, явление концентрационной поляризации (увеличение концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие преимущественного переноса, растворителя через мембрану), это приводит к уменьшению производительности, степени разделения и срока службы мембрана, а также вызывает необходимость специальных уплотнений аппаратуры.

Полупроницаемые мембраны, используемые для проведения обратного осмоса и ультрафильтрации, изготавливают из различных полимерных материалов, пористого стекла, металлической фольги и др. Наибольшее распространение подучили мембраны на основе различных полимеров: полиамидов, полиуретанов, полиакрилонитрила, эфиров целлюлозы; и др. Наибольшее применение в практике нашли листовые и трубчатые ацетилцелюлозные мембраны, а также мембраны в виде полых волокон, изготовленных из ацетилцеллюлозы и ароматических полиамидов.

Для объяснения механизма задержания примесей мембраной в процессе обратного осмоса лучше всего подходит капиллярно-фильтрационная модель селективной проницаемости. Согласно ей ионы растворенных в воде веществ образуют гидратную оболочку, размеры которой вместе с гидратированным ионом, а также наличие в порах мембраны связанной воды определяет причину проходимости через мембрану растворенных веществ. Если диаметр пор мембраны с учетом толщины слоя связанной в мембране воды меньше размера гидратированного иона, то через такие поры будет проходить только вода, что и обуславливает селективность данных мембран.

Основными факторами, влияющим на скорость и селективность процессов обратного осмоса и ультрафильтрации, является рабочей давление, гидродинамические условия в аппарате, природа и концентрация разделяемого раствора, температура.

С повышением давления удельная производительность мембран увеличивается, так как растет движущая сила процесса. Однако при высоких давлениях происходит уплотнение материала мембран, что может вызвать снижение проницаемости. В течение всего срока службы мембраны наблюдается замедленное, но непрерывное снижение проницаемости именно из-за влияния высокого давления на материал мембраны, вызывая в нем остаточные деформации и изменяя структуру.

Концентрация растворенных веществ определяет не только характеристики процесса обратного осмоса и ультрафильтрации, но и саму возможность использования этих методов разделения. Увеличение концентрации растворенных веществ приводит к повышению осмотического давления раствора, что снижает эффективную движущую силу процесса, возрастанию вязкости раствора, росту концентрационной поляризации. Все это вызывает снижение проницаемости, с увеличением концентрации на поверхности и в порах мембраны уменьшается толщина слоя связанной воды, ослабевают силы взаимодействия между ионами и молекулами воды в растворах неорганических веществ, что приводит к снижению селективности.

Кроме того возможно смещение рН раствора в кислую или щелочную среду, что ускоряет гидролиз полимерных мембран, обезвоживание или растворение мембраны, выпадение на мембране в осадок малорастворимых солей.

Обратный осмос рекомендуется использовать при концентрациях электролитов, не превышающих для одновалентных солей 5 –10 %, для двухвалентных – 10–15%, для многовалентных – 15–20 %. Для органических веществ указанные пределы несколько выше.

Влияние концентрационной поляризации связано с повышением концентрации растворенного вещества в приграничном слое мембраны. При этом снижается эффективное давление вследствие увеличения осмотического давления раствора, определяемого концентрацией именно в приграничном слое, что приводит как к снижению селективности, так и скорости процесса.
Природа растворенного вещества оказывает определенное влияние на селективность и в меньшей степени на проницаемость мембран. Это влияние заключается в том, что неорганические вещества задерживается мембранами лучше, чем органические с той же молекулярной массой; среди родственных соединений, например, гомологов, лучше задерживаются вещества с большой молекулярной массой; вещества, образующие связи с мембраной, например, водородную, задерживаются мембраной тем лучше, чем менее прочна эта связь; селективность задержания высокомолекулярных соединений ультрафильтрацией тем больше, чем больше молекулярная масса растворенного вещества.

С ростом температуры уменьшается вязкость и плотность раствора, что способствует росту проницаемости. Однако с ростом температуры повышается осмотическое давление, которое уменьшает проницаемость. При повышении температуры начинается усадка и стягивание пор мембраны, что также приводит к уменьшению проницаемости. Однако, если работать при температурах, близких к комнатным, то практически температура на процесс мембранного разделения влияния не оказывает.

Читайте также:  Установка cic bmw e92

Конструкции аппаратов для проведения процессов обратного осмоса и ультрафильтрации должны обеспечивать большую поверхность мембран в единице объема, простоту сборки и монтажа, механическую прочность и герметичность. По способу укладки мембран аппараты подразделяются на четыре основных типа:

  1. фильтр-просс с плоскокамерными фильтрующими элементами;
  2. с трубчатыми фильтрующими элементами;
  3. с рулонными или спиральными фильтрующими элементами;
  4. с мембранами а виде полых волокон.

Указанные аппаратыобычно собираются из отдельных элементов или модулей, конструкция которых полностью характеризует конструкцию аппарата в целом.

Аппараты с плоскокамерными фильтрующими элементами (рисунок 44,а) применяются в установках сравнительно небольшой производительности. В этих аппаратах мембраны уложены с двух сторон плоских пористых дренажных пластин, которые образуют межмембранное пространство для потока разделяемого раствора. Пакет фильтрующих элементов зажимается между двумя фланцами и стягивается болтами. Прошедший через мембрану фильтрат уходит через дренажные слои в радиальном направлении.

Такие аппараты отличаются простотой изготовления, удобством монтажа, и эксплуатации, возможностью быстрой замены мембран, но имеют невысокую удельную поверхность мембран (60-300 м2/м3 объема аппарата).

Аппараты с трубчатыми фильтрующими элементами (рисунок 44 б) состоят на полупроницаемой мембраны и дренажного каркаса, выполненного в виде трубки, диаметром 6-30 мм, где мембрана может находиться на ее внутренней иди наружной поверхности, а также с обеих сторон. Основной недостаток — малая удельная рабочая поверхность мембран (60-300 м2/м3 ), более сложная их замена.

Рисунок 44 — Мембранные аппараты
а — типа фильтр-пресс: 1 — гористые пластины; 2 — мембраны;
б- трубчатый фильтрующий элемент: 1 — трубка, 2 — подложка; 3 – мембрана;
в — с рулонной укладкой полупроницаемых мембран: 1 — фильтроотводящая трубка; 2 — мембрана; 3 — дренажный слой; 4 — сетка-сепаратор;
г — с полыми волокнами: 1 — подложка; 2 – шайба с вмонтированными концами волокон; 3 — корпус; 4 — полые волокна.

Аппараты с фильтрующими элементами рулонного типа отличаются большой плотностью упаковки мембран (300-800м2/м3). Каждый рулонный элемент (рисунок 44, в) представляет собой прикрепленный к водоотводящей трубке и накрученный на нее пакет, состоящий из двух мембран и расположенного между ними дренажного слоя. Трубка для отвода фильтрата имеет продольные прорези. Исходный раствор движется по межмембранным каналам рулонного фильтрующего элемента в продольном направлении. Проникавший через мембраны фильтрат по спирально расположенному дренажному слою поступает в фильтроотводящую трубку и отводится из аппарата, Рулонные аппараты имеют малую металлоемкость, механизированную сборку. К недостаткам их относятся сложность монтажа и смены мембран, необходимость замены всего пакета при повреждении мембраны, трудность обеспечения герметизации аппарата.

Аппараты с фильтрующими элементами в виде полых полупроницаемых волокон (рисунок 44, г) имеют очень высокую плотность укладки мембран в единице объема аппарата — до 20-30 тыс.м2/м3 . Волокна имеют наружный диаметр 45-200 мкм и стенки толщиной 10-50 мкм, способные выдержать необходимое рабочее давление. Фильтрат в этих элементах или собирается с наружной поверхности волокон или отводится по капилляру полых волокон. Поэтому такие аппараты не требуют поддерживающих дренажных устройств, что значительно сникает капитальные затраты, упрощает их сборку и эксплуатацию. Они компактны и высокопроизводительны. Недостатки — трудность замены поврежденных волокон, большое сопротивление, необходимость тщательной предварительной очистки от механических примесей.

Аппараты с полыми волокнами выполняют чаще всего в виде кожухотрубчатого теплообменника с линейным расположением волокон (концы закрепляются в двух трубных решетках) или У-образными (с одной решеткой). Раствор движется вдоль наружной или внутренней поверхности волокон. Концы волокон с помощью эпоксидной смоли и уплотнений закреплены в трубных решетках.
Обратноосматические и ультрафильтрационные установки представляют собой самостоятельно действующие системы, состояние из мембранных аппаратов и оборудования, обеспечивающего их бесперебойную работу.

Установки с мембранными аппаратами можно классифицировать по нескольким признакам. Они могут быть непрерывного и периодического действия, прямоточные и циркуляционные, каждая из которых может быть одно- или многоступенчатой. Прямоточные установки работают только непрерывно, циркуляционные бывают непрерывными и периодическими. Технологическая схема установки определяется ее назначением и зависит от исходной концентрации раствора, производительности установки и условий ее эксплуатации.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Обратный осмос и ультрафильтрация

Обратный осмос — это способ разделения растворов путем их фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и задерживающие молекулы или ионы растворенных веществ.

Ультрафильтрацией называется процесс разделения, фракционирования и концентрирования растворе] с помощью полупроницаемых мембран.

При ультрафильтрации исходный раствор разделяется на два принципиально новых продукта: низко­молекулярный (фильтрат) и высокомолекулярный (концентрат).

Фильтрат проходит сквозь мембрану и удаляется через дренажную систему, а высокомолекулярный продукт концентрируется.

Примеры: позволяет выделять молочные белки из вторичных продуктов молочной промышленности и ценные вещества из других растворов. Ультрафильтрация заменяет пастеризацию пива. При этом из пивг удаляются бактерии и высокомолекулярные вещества, ухудшающие его качество и снижающие стабильность. Стоимость обработки пива ультрафильтрацией в 2,5 раза ниже, чем пастеризацией. Обратным осмосом концентрируют яичный белок. При этом не происходит денатурирование протеинов и получают яичный белок с содержанием до 30 % протеинов.

Читайте также:  Установка банковских терминалов сбербанка

Теоретические основы разделения обратным осмосом и ультрафильтрацией

В основе метода разделения растворов обратным осмосом лежит явление самопроизвольного перехода растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор (рис. 1). Если давление над раствором ниже осмотического (), то растворитель будет переходить в раствор до достижения осмотического равновесия в системе.

Равновесное состояние наступает, когда гидростатическое давление между раствором и растворителем, определяемое разностью уровней, станет равным осмотическому давлению ().

Если после достижения осмотического равновесия со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое (), то растворитель начнет переходить из раствора в обратном направ­лении. В этом случае будет иметь место обратный осмос. Растворитель, прошедший через мембрану, называют фильтратом.

Дв. с. процесса обратного осмоса является перепад давления \, где — избыточное давление под раствором; — осмотическое давление раствора. Если в процессе обратного осмоса наблюдается некоторый переход через мембрану растворенного вещества, то при расчете дв. с. следует учитывать осмотическое давление фильтрата , прошедшего через мембрану. Тогда ;.

Для приближенного расчета осмотического давления может быть использована формула Вант -Гоффа:

,

где: мольная доля растворимого вещества. — газовая постоянная: Т— абсолютная температура раствора, К.

Осмотические давления растворов могут достигать десятков МПа. Давление в обратноосмотических установках должно быть значительно больше осмотического, так как эффективность процесса определяется дв. с. — разностью между рабочим и осмотическим давлением. Так, при осмотическом давлении морской воды, содержащей 35% солей, равном 2,45 МПа, рабочее давление в опреснительных установках должно составлять около 7,85 МПа.

Ультрафильтрацию применяют при разделении систем, в которых молекулярная масса растворенных в растворителе компонентов значительно превышает молекулярную массу растворителя. При разделении водных растворов ультрафильтрацию используют, когда растворенные компоненты имеют молекулярную массу 500 и выше. Дв. с. ультрафильтрации — разность рабочего и атмосферного Р. Обычно ультрафильтрацию проводят при невысоких Р, равных 0,1. 1,0 МПа.

Ультрафильтрация протекает под действием перепада давления до мембраны и после неё. В зависимости от назначения процесса ультрафильтрации применяют мембраны, которые пропускают рас­творитель и преимущественно низкомолекулярные соединения (при разделении высоко- и низкомолекулярных соединений), растворитель и определенные фракции высокомолекулярных соединений (при фракционировании высокомолекулярных соединений), только растворитель (при концентрировании высокомолекулярных соединений).

Разделение обратным осмосом и ультрафильтрацией происходит без фазовых превращений. Работа (Дж) расходуется на создание давления в жидкости и продавливание ее через мембраны:

где: — р-та на сжатие жидкости, Дж; р-та на продавливание жидкости через мембрану, Дж.

Так как жидкость несжимаема, величиной обычно пренебрегают. Р-та на продавливание ж-ти:

где — перепад давления на мембране; Н/м 2 ; — объем продавливаемой жидкости м 3 .

Сравним работы на продавливание 1 м 3 воды через мембрану и работу на испарение 1 м 3 воды.

В первом случае при давлении р = 4,9 МПа работа на продавливание составляет 4,90 МДж, во втором случае (при г (уд. теплота парообразования)=2260 кДж/кг) она равна 2270 МДж. Из сравнения этих величин видно, что расход энергии на разделение об. ос. значительно ниже, чем на испарение ж-ти.

Разделение методами обратного осмоса и ультрафильтрации принципиально отличается от обычного фильтрования. При обратном осмосе и ультрафильтрации образуются два раствора: концент­рированный и разбавленный, в то время как при фильтровании осадок откладывается на фильтровальной перегородке. В процессе обратного осмоса и ультрафильтрации накопление растворенного вещества у поверхности мембраны (вследствие концентрационной поляризации) недопустимо, так как при этом резко снижаются селективность (разделяющая способность) и проницаемость (удельная производительность) мембраны, сокращается срок ее службы.

Селективность (в %) процесса разделения на полупроницаемых мембранах определяется по формуле (, где и — концентрации растворенного вещества соответственно в исходном растворе и фильтрате. Иногда называют коэффициентом солезадержания.

Проницаемость [в л/м 2 ч)] при данном давлении выражается соотношением , где — объем фильтрата, л; —рабочая площадь поверхности мембраны, м 2 ; — продолжительность процесса, ч.

Мембраны должны обладать следующими свойствами: высокой разделяющей способностью (селективностью); высокой удельной производительностью (проницаемостью); постоянством своих характеристик в процессе эксплуатации; химической стойкостью в разделяющей среде; механической прочностью; невысокой стоимостью.

На селективность и проницаемость мембран большое влияние оказывает гидратирующая способность ионов. Гидратация заключается в том, что ионы растворенного вещества окружены растворителем и движутся с некоторой его частью, взаимодействующего с ним. Молекулы воды, расположенные в непосредственной близости от ионов растворенного вещества, образуют гидратную оболочку. На поверхности и внутри капилляров мембраны образуется слой связанной воды толщиной физико-механические свойства которой отличаются от характеристик жидкости в объеме.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9866 — | 7529 — или читать все.

источник