Caracteristici tehnologice de osmoza inversa si nanofiltrare

5.5.2. nanofiltrare

Nanofiltrare (NF) - este un proces de separare a medii apoase folosind o membrană având un strat permeabil mai puțin dens și mai selectiv decât pentru osmoza inversa. Prin urmare, membrana nanofiltrare comparativ cu membrane de osmoza inversa au o selectivitate redusă și o permeabilitate crescută a presiunii de lucru minime pentru o anumită performanță.

ioni monovalenți (cationi și anioni) sunt reținute de membrană de nanofiltrare ușor, în timp ce selectivitatea lor și ionii mari multiplica incarcate - ridicat. De exemplu, la o selectivitate de MgSO4 la 98-99%, selectivitatea NaCl pentru membrane de nanofiltrare diferite este 5-85%. În timpul nanofiltrare reținute efectiv componentele solut cu o dimensiune de 1 nm și organice având o greutate moleculară de 200 până la 400 de Da [6, 50-84, 96-100, 151, 156-175].

Presiunea de operare în procesele de nanofiltrare este de obicei în intervalul de la 3 la 20 atm.

În această selectivitate membranele nanofiltrare pentru cationi Ca2 + și Mg 2+ variază și depinde de compoziția apei (Tabelul 5.5.). În orice caz, gradul de extracție sare rigiditate mai mică decât cea în osmoza inversă. Trebuie remarcat faptul că selectivitatea membranelor nanofiltrare se manifestă în principal în ceea ce privește anion. De aceea, de exemplu, selectivitatea sulfat de sodiu poate fi mai mare decât cea de clorură de calciu.

5.5. tip membrană de dedurizare a apei NF -70 (Filmtec)

Datorită faptului că membranele de nanofiltrare sunt eficiente in reducerea apei culorii inițiale (70-95%) și oxidarea (50-80%) a fost îndepărtat pesticide, precum și săruri de duritate (50-80%) și contaminarea microbiologică, nanofiltrare pot fi considerate ideale tehnologie pentru producerea de apă potabilă de la aproape orice sursă (cu excepția mărilor și oceanelor). Astfel, nanofiltrare produce apa moale cu parțial depozitate în ea cloruri și bicarbonați, adică, mai potrivite pentru băut decât osmoza inversa. Deoarece nici în bacterii și viruși apă purificată, organoclorurat și urme de contaminare, este posibil să se reducă doza de clor la posthlorirovanii.

Avem un număr de proprietăți ale membranelor de nanofiltrare permite consumatorilor să aplice soluții tehnice solide și costurile de funcționare economice ale stațiilor de tratare a apei, atât pentru a satisface nevoile de apă potabilă, precum și în zonele adiacente.

In cazul in comparatie cu osmoza inversa (RO), nanofiltrarea face posibilă asigurarea unei eficiență hidraulică mai mare a stațiilor de tratare a apei (pentru apa din surse de apă de suprafață, în mod tipic la un nivel de 80-85%, într-o schemă în două etape cu o singură treaptă) la un consum de energie considerabil mai mică, reduce aportul de inhibitori scalarea, ceea ce duce în cele din urmă la o reducere a costurilor de operare și de a reduce costul apei tratate.

Mai recent, termenul „nanofiltrare“ asociat doar cu nizkoselektivnym și, în consecință, de joasă presiune cu osmoza inversa, dar în ultimul deceniu direcția nanofiltrare câștigat dezvoltare rapidă. Au fost dezvoltate, utilizate în producerea și instalarea sunt operate cu succes cu o membrană de nanofiltrare proiectat pentru:

• îndepărtarea selectiv al carbonului de apă tratată organic total (TOC) și pesticide, fără a schimba în mod radical compoziția de sare a acestuia;
• îndepărtarea profundă a organice cu corecție simultană a compoziției de sare a apei;
• dedurizare a apei prin extragerea selectivă a ionilor polivalenți;
• compoziție de sare de corecție prin îndepărtarea ionilor polivalenți preferențial comparativ cu monovalent;
• pretratarea apei de mare înainte de desalinizare unități de osmoza inversa;
• tratarea lichidelor de proces în industria alimentară (zer, sucuri, vinuri, etc.);
• reciclarea, tratarea și reutilizarea apelor uzate generate din activitățile industriale și casnice ale omului.

Introducerea nanofiltrare Descurajare in practica de tratare a apei, sunt dificil de prezis condițiile reale de funcționare pentru compoziția sării a permeatului (în special pentru membrane cu un strat barieră pe baza piperazinei) și necesitatea unor teste pilot în timpul proiectării unei instalații industriale, în cazul în care este necesar să garanteze consumatorului.

O aplicație interesantă este utilizarea nanofiltrare semnificativă a membranei selectivității diferență conform monovalent (Na +) și bivalent (Ca + 2. Mg + 2), cation pentru a separa soluții concentrate, inclusiv înmuiere de schimb ionic regenerează de la [97, 151, 156, 161-169, 172-175]. Acest lucru poate permite reutilizarea Na + săruri și reducerea reinițializarea totală de sare.

Această problemă a fost studiat timp de mai multe decenii, dar prin tehnologie necesită utilizarea unor reactivi suplimentari sunt mai scumpe decât regenerabil. Utilizarea tehnicilor membranare în această direcție pot fi mai rentabilă.

În [172-175] au studiat separarea clorurilor solubile de Na, Ca și Mg. care sunt prezente în concentrații mari în filtre schimbătoare de ioni regenerant și apele de mină. membrană serială utilizată NF 270-4040, NF 90-4040, ERN CP-100-1016 și SR 90-4040.

Se arată că atunci când se utilizează membrane de nanofiltrare amestec CaCl 2. MgCl2 și NaCl în anumite condiții de selectivitate Ca + 2 și Mg + 2 a fost la un nivel de 90-98%, și Na + - -10 până la + 15% (Figura . 5.6). Eficiența hidraulică atunci când se lucrează la soluții de sare de mare, are valori relativ scăzute - 8-30%. performanța specifică este de asemenea redus, dar având în vedere că suma este de regenerate mici, plantele pot avea o dimensiune mică și eficiență ridicată.

La concentrații ridicate, cel mai interesant este efectul de tranziție retenția ionilor monovalenți de la valori pozitive la valori negative, cu creșterea concentrației soluției [160-168, 172-175].

Motivul pentru acest fenomen poate fi explicat după cum urmează. Membranele de nanofiltrare polimerice sunt amfoteri cu carboxil și amino grupe funcționale pe suprafața membranei. Aceste grupuri au un punct izoelectric în intervalul de pH de 3-6, cu toate acestea, membrana este încărcată negativ la pH neutru, încărcat pozitiv la un pH sub punctul lor izoelectric.

La pH neutru, membranele de nanofiltrare caracteristici de intarziere determinate Donnan echilibru. Prin urmare, detenția crește cu valența ionului. Dacă soluția conține cationi și anioni bivalent, reținerea lor maximă, adică Nivel selectivitate aproape de 100%. În prezența unei soluții mixte de cationi monovalenți bi- și cu anioni monovalenți, cationi bivalenți de calciu și magneziu, păstrat în mod eficient membrană, în timp ce anionii monovalenți sunt păstrate într-o măsură mult mai mică și testate în permeat prin ea. Pentru a restaura electroneutralitate a soluției pe ambele părți ale membranei fluxului monovalent de sodiu prin membrana în crește permeat. Creșterea concentrației de cationi de calciu și magneziu bivalenți conduce la o creștere a gradului de tranziție de anioni de clorură în permeat și o creștere corespunzătoare a concentrației acestora și cationi de sodiu. Ca urmare, la o anumită concentrație de cationi de calciu și magneziu, tranziția de la pozitiv la detenție negativă, adică selectivitatea negativă. Este interesant de observat că tranziția membranelor investigate are loc la aproximativ același conținut de sare a soluției.

Fig. 5.6. Dependența selectivității NF membrane 90 (1-3), SR 90 (4-6) și Eran (7-9) din Ca. Mg și Na. în consecință, concentrația soluției la un grad de recuperare de 10% din permeat