Elméleti alapjai hiperfiltrációt folyamat
Víztisztító hyperfiltrating
A folyamat elválasztó folyékony rendszerek fontos szerepet játszanak számos gazdasági ágazatban. Elvégezni ezeket a folyamatokat már régóta használják a legkülönfélébb módokon :. Lepárlás és kijavítása, abszorpció, adszorpció, extrakció stb természete azonban több millió éves evolúció az élőlények kifejlesztett legsokoldalúbb tökéletes elválasztás módszerrel féligáteresztő membránok. Valóban, a biológiai membránok biztosítják célzó alapvető test anyagokat, amelyek a környezetre a sejtbe, és fordítva. Anélkül membránok lehetetlen lett volna levegőt, a vér, a fehérjeszintézist, az emésztést, a hulladékkezelést és egyéb folyamatok.
A tudósok már régóta keresett, hogy tudja, és meg kell fizetni, hogy az a személy, kiváló tulajdonsága féligáteresztő membránok - Átugrani egyes anyagok és fogva mások. Azonban az ötletet, hogy az membránok ipari célra lett igazi csak az utóbbi években kapcsán a fejlődés a tudás a természet és anyagok szerkezetét, új eredmények a különböző tudományterületeken, valamint a szintetikus polimer anyagok.
A fő módszerei szétválasztása folyékony membrán rendszerek közé tartoznak a reverz ozmózis, nanoszűrés, ultraszűrés, mikroszűrés, makrofiltratsiya. Az ezen folyamatok bármelyikét megosztani az oldatot érintkezésbe hozzuk egy féligáteresztő membrán egyik oldalán. Mivel a különleges tulajdonságokat a féligáteresztő membrán átengedjük nekik egy keveréket dúsított egyik összetevője. Bizonyos esetekben a folyamat annyira tele van, hogy a termék tartalmaz szinte semmilyen szennyeződést őrizetbe membrán. Megfordítva, alkalmazása egy adott membrán elválasztási módszer nyerhető az oldatban, mielőtt a membrán komponens vagy komponensek lényegében anélkül, hogy a szennyeződések a rajta áthaladó anyagot a membránon. Alkalmazások membrán elválasztási technikák folyékony rendszert mutatjuk be az 1. ábrán.
Valamint más membrán elválasztás technikák folyékony rendszerek, széles körben használják az ipari és laboratóriumi gyakorlat kapott fordított ozmózis.
Hiperfiltráció - a legfejlettebb korszerű technológiával, amely a víztisztításra használt molekuláris szinten vegyszerek nélkül 2.ábra. Mivel a fordított ozmózis - egy természetes folyamat, kölcsönzött a természetből, amelyben nyomás alatti víz átszivárog a pórusokat a féligáteresztő membrán permeábilis csak molekulák víz és oxigén. A átmérője a membrán pórusain - 0,0009 mikron. Ezért a rendszer alapján a fordított ozmózis elve, a legmagasabb fokú vízkezelés - 95 # 63; 99% minden mutató.
2. ábra. Munka fordított ozmózis membrán
Ez a tisztítási módszer alapja az ozmotikus szállítására molekulák egész egy féligáteresztő membrán. Egy ilyen membrán permeábilis a víz molekulák, de nem továbbítja ionok és molekulák az oldott anyagok. Ozmózis olyan jelenség, amely egyenlőtlen koncentrációjú oldat különböző oldalain a féligáteresztő membrán a vízmolekulák diffundálnak keresztül azt így az oldatból alacsonyabb koncentrációja az oldatban a magasabb koncentrációjú (3A.). A nagysága az ozmózisnyomás koncentrációjából eredő különbség függ megoldásokat mindkét oldalán a membrán: a nagyobb ez, annál nagyobb az ozmotikus nyomást. A nyomás, amelyen egyensúlyi történik (ábra. 3b), az úgynevezett ozmotikus. Amikor a különbség a koncentrációban megoldások tartalomnak megfelelő tengervíz (35 g / kg) és desztillált (10 mg / kg), az ozmotikus nyomás 24 × 10 2 kPa. A fordított folyamat - a víz diffúzióját molekulák a membránon keresztül az oldatban végezzük, alacsonyabb koncentráció végezhetjük etetésével a tömény oldatot a membrán nyomás alatti nagyobb, mint az ozmotikus (lásd 3. ábra.).
Az átadás a vízmolekulák egy féligáteresztő membránon keresztül egy oldatból a magasabb koncentrációjú oldatban alacsonyabb koncentrációjú hatása alatt a külső nyomása meghaladja az ozmotikus nyomás, az úgynevezett fordított ozmózis vagy hiperfiltrációt.
Hajtóereje fordított ozmózis során abban az esetben, tökéletes félig áteresztő membrán lehet a következőképpen határozzuk meg: [1] p.15:
ahol F - a felesleges (munka) nyomáson, az eredeti oldat; P1 - ozmózisnyomás az oldat.
3. ábra. Feltételek előfordulása fordított ozmózis [1] p.15
Számos hipotézis, hogy leírja a transzport folyamatok a membránokat:
- Diffúziós elmélet: azt feltételezzük, hogy a vízmolekulák és sók ionok diffundálnak a membránon keresztül, de a diffúziós együtthatója ionok sokkal alacsonyabb.
- Kapilláris Elmélet: víz áthalad a membránon keresztül két kapilláris rendszer, és ez belül van a kapilláris egy kötött állapotban képződése miatt a hidrogénkötések felületi atomok; Vízmozgás kíséri megrepedése néhány kapcsolatot, és új is. Mivel az ionok nem képeznek hidrogénkötéseket, nekik így a kapilláris folyosón lehetetlen.
- A hidrofil membránok (amelynek a felülete jól nedvesíti a víz) történő adszorpcióval a pórusok falain tűnik tiszta víz réteg, és ha a pórus átmérő kisebb, mint a vastagság kétszerese a réteg, ionok az oldott vegyületek nem tud keresztülhaladni rajta.
- Mivel a víz strukturálásának a finom pórusokat csökkenti annak oldóképessége, és olyan, mintha a kidobása az oldott anyag szemcséinek a pórusokat.
A legmeggyőzőbb az, hogy a pórusok a membrán permeábilis csak vízmolekulák. Gidrativnye ionok, amelynek nagy méretű, hogy áthaladjon pórusokon nem. A hajtóerő a fordított ozmózis során a különbség a mellékelt külső munkát és az ozmotikus nyomást. Egyértelmű, hogy a növekvő sótartalom forrás vizet visszaszállítás vízmolekulák a membránon keresztül csökken növekedése miatt a ozmotikus nyomás. Csökken, és a hatás sótalanító, mivel koncentrációjának növelésével az oldat csökkenti a hidratálási fokát ionok, ezek méretei arányosak a pórusméret a féligáteresztő membrán.
Meghatározó jellemzői féligáteresztő membránok szelektivitás, a vízáteresztő képesség, a stabilitás paramétereit idővel. membrán szelektivitás S megőrzését jellemzi az oldott komponenseket, és kiszámítása a [3] képletű, 93. oldal:
ahol Siskh - az oldott sók koncentrációja a vízben sótalanító;
Sost - maradék sókoncentráció ionmentes vízben.
A szelektivitást a membrán függ sótartalma a forrás vizet. Az oldatok koncentrációját 0,5-től 10 g / l szelektivitás kissé változik.
Vízáteresztő képességgel a sebessége határozza meg a szűrés a sótalan víz egységnyi membrán területen. A szelektivitást a membrán fokozza a csökkenti a víz permeabilitás. A kiváló minőségű membránok szelektivitást eléri a 98%.
Fontos mutatója a minőség a membrán stabilitását munkájukat időben. Általában membrán élettartama határozzuk meg és tároljuk néhány hónapig, attól függően, hogy számos tényező (a koncentráció a só-készítmény, a víz sótalanítására, a módot beállította). Ha a kifejezés membrán teljesítmény 9 hónap alatt árán sótalanító szinte nem befolyásolja a költségek membránok.
A sótalanítás alkalmazott módszer hiperfiltráció membránok atsetattselyulozy. Ezeket lehet egy film, cső, finom, üreges rostok. A megőrzési foka a különböző komponenseket a feldolgozott víz változik cellulóz-acetát membránokon:
A cellulóz-acetát membránok nagyobb szelektivitást képest többértékű ionok. A lúgos környezetben, ki vannak téve a hidrolízisnek, és ezért kevésbé ellenálló. Optimális pH, ahol minimális hatással bírnak az intézkedés a hidrolízis 4,0-5,0.
A hatékonyságát sótalanító hiperfiltráció csökken, ha a nyers víz ionokat tartalmaz, amelyek hozzájárulnak a hatására oldhatatlan csapadék membránokon. hiperfiltráció módszert lehet alkalmazni nem csak a sótalanító a természetes vizek, hanem a kezelésére keringő víz vízellátó rendszerek tisztítására ipari szennyvíz.