Обратный осмос и нанофильтрация в водоочистке

Историческая справка: Трапеза монаха

Все началось с того, что в 1748 году французский ученый, монах Нолле, решил пообедать. Перед трапезой он поместил бычий пузырь с вином в воду, задавшись целью охладить напиток, и стал размещать на столе все, что послал Бог. Но вина, к сожалению, в тот день отведать ему не довелось: то ли Бог хотел видеть монаха трезвым, то ли решил наказать его за какие-то грехи, но пузырь с вином увеличился в объеме и лопнул. Выяснилось, что вода проникла в пузырь через его стенку.

Так было открыто явление самопроизвольного проникновения через пленку малоконцентрированного раствора (природной воды) в более концентрированный (вино). Это явление впоследствии получило название ОСМОС, а ученые стали обращать внимание на тонкие пленки животного происхождения (мембраны), которые, к изумлению исследователей, оказались пористыми. Было установлено, что процесс осмоса продолжается до некоторого момента - когда между растворами устанавливается определенная разница в давлении - так называемое осмотическое давление.

Почти два столетия изучались удивительные осмотические явления и свойства пленок-мембран, пока в Германии, после первой мировой войны, не была изготовлена первая искусственная мембрана для продажи и промышленного использования.

Позднее, в 60-е годы XX века, стало возможным создание такого давления над концентрированным раствором перед мембраной, которое превышало бы осмотическое и заставило растворитель (чаще всего воду) протекать в обратном направлении по отношению к осмосу, т.е. из концентрированного раствора в разбавленный. Такой процесс получил название ОБРАТНЫЙ ОСМОС и положил начало бурному развитию мембран - нанофильтрационных и обратноосмотических, используемых для разделения жидких смесей и в том числе для очистки воды. Годовой мировой объем реализации мембранной техники вырос с тех пор в сотни раз и продолжает расти.

Заполните форму для получения консультации специалиста по водоподготовке

Ваше имя:

E-mail

Сообщение

Я подтверждаю согласие на обработку своих персональных данных.

Поставьте галку

Секрет индивидуальности

Последними технологическими разработками в области обратноосмотических и нанофильтрационных мембран являются композитные мембраны с селективным полиамидным слоем.

Достоинствами полиамидных мембран является то, что они работают в широком диапазоне рН (2-12) и способны давать высокую производительность при более низком давлении по сравнению с другими мембранами. В зависимости от условий получения из полиамидного материала можно создать очень селективные - обратноосмотические мембраны - или умеренно селективные - нанофильтрационные мембраны.

Нанофильтрационные и обратноосмотические мембраны аналогичны по принципу работы, а отличаются размером пор и соответственно размером задерживаемых примесей. Так нанофильтрационные мембраны характеризуются размером пор до 10 нм и удаляют молекулы и многозарядные ионы, имеющие размер от 0,001 мкм, органические молекулы с молекулярной массой выше 300 и все бактерии и вирусы. Обратноосмотические мембраны характеризуются минимальным размером пор (до 1 нм), соизмеримым с размером одиночных ионов, поэтому извлекаются 99% всех растворенных в воде примесей.

В процессе фильтрации происходит концентрирование веществ, которые не проходят через мембрану, у поверхности мембраны. В результате возможно осадкообразование на мембране, что существенно снизит ее производительность. Для того чтобы избежать подобных проблем, мембранная система должна быть правильно спроектирована и укомплектована соответствующими блоками предварительной очистки.

Более сложной проблемой является локальное концентрирование у поверхности мембраны (так называемая концентрационная поляризация), когда очень трудно предсказать, будет ли превышена растворимость определенных веществ. Чтобы решить эту проблему, необходимо обеспечить хорошее перемешивание концентрата, что зависит от конструкции мембранного модуля. Наиболее эффективное перемешивание концентрата достигается в рулонных мембранных модулях. В них у поверхности мембраны расположена тонкая сетка, которая препятствует образованию стационарного слоя жидкости в процессе фильтрации и способствует перемешиванию концентрата. Такая конфигурация также позволяет производить более компактные установки по сравнению с установками с плоскими мембранными элементами.

При производстве мембранных установок ООО "Осмос" использует рулонные полиамидные мембранные элементы.

О применении мембран

Обратноосмотические и нанофильтрационные мембраны широко применяются в процессах очистки природных вод. Еще несколько лет назад основной областью их применения было промышленное использование - на предприятиях розлива воды, для производства алкогольных и безалкогольных напитков, в пищевой промышленности, в фармацевтике, электронике и т. д.- словом, везде, где нужна чистая вода.

В последние годы начался новый бум в мембранной технологии. Мембранные установки стали все больше и больше использоваться в быту. Это стало возможным благодаря научным и технологическим достижениям: мембранные аппараты стали дешевле, возросла удельная производительность, и снизилось рабочее давление. Обратноосмотические мембраны незаменимы для снижения общей минерализации воды (обессоливании) и широко используются для очистки пресной, в том числе водопроводной, воды.

Основные достоинства обратноосмотических систем - такие как высокая степень очистки, стабильное качество очищенной воды, универсальность метода, небольшие габариты установок, длительный срок службы мембран (до 5 лет) - обеспечивают данной технологии все большую популярность.