МЕМБРАНЫ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБРАТНОГО ОСМОСА
Мембранные элементы(мембраны) для промышленного обратного осмоса располагаются в аппарате (корпусе)(см. состав обратного осмоса). Аппарат может вмещать от 1 до 6 обратноосмотических мембранных элементов. Рассмотрим сейчас строение мембраны. По конструктивным элементам обратноосмотические мембраны делятся на спирально навитые и половолоконные. В настоящее время широкое применение получили спирально навитые. По строению они представляют собой две мембраны, накрученные на центральную трубу, по которой отводится пермеат(фильтрат).
Основными материалами, используемыми для производства мембранных элементов являются: ацетаты целлюлозы, ароматические полиамиды, полисульфонамид, фторопласты, полиэфирсульфон, поливинилиденфторид, полиэтилентерефталат, полиакрилонитрил, полиамиды, полиимиды, полиэтилен, полипропилен и еще несколько десятков полимеров.
Ацетаты целлюлозы (АЦ) – самый первый материал, из которого начали изготавливать мембранные элементы для процессов очистки воды. Являясь синтетическим полимером, он изготавливается из природной целлюлозы. Отличается низкой себестоимостью производства и достаточно высокой стойкостью к действию молекул свободного активного хлора. В современных реалиях мембраны из АЦ выпускаются на подложке из бумаги из ПЭТФ или полипропилена, что существенно повышает их характеристики. Главными недостатками таких мембран являются невысокая химическая и биологическая стойкость, высокое рабочее давление и низкая селективность(степень очистки), узкий рабочий диапазон рН – от 4 до 8. (При кратковременных химических промывках могут быть использованы растворы с рН от 3 до 9). Температура очищаемого раствора не должна превышать 35 ° С. Микроорганизмы могут питаться материалом мембранного элемента и прорастать через него, нарушая целостность структуры и меняя размер пор, в результате чего селективность мембран снижается. Использование ацетатцеллюлозных мембран оправдано лишь в тех установках водоочистки, где перерабатывается вода со свободным хлором и есть необходимость сохранить этот хлор в очищаемой воде.
Триацетат целлюлозы (ТАЦ). Мембрана рекомендуема при концентрировании (в частности многократном) и очистке белков. Рабочий диапазон водородного показателя – от 4 до 8.
Регенерированная целлюлоза (РЦ). Эта мембрана действенна при потребности в высокой степени концентрирования протеинов из разбавленных растворов с минимально возможными потерями. Мембрана из РЦ устойчива к автоклавированию, легко моется и обладает высокой химической стабильностью. Рабочий диапазон рН – от 3 до 11.
Полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП) – Мембранные элементы обладают высокой химической стойкостью, низкой себестоимостью. Температурная устойчивость мала. Используются в виде микрочастиц и волокон для изголовления микрофильтрационных мембран путем их спекания под действием давления.
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ, лавсан) – Мембранные элементы обладают достаточно высокой химической стойкостью к кислотам, щелочам, спиртам, солям, парафинам, минеральным маслам, бензину, жирам, эфиру. Имеет высокую степень защиты от действия водяного пара.
Алифатические полиамиды (ПА, капрон, nylon-6 и nylon-66). Полиамидные мембранные элементы имеют широкий диапазон pH от 2 до 13. Хорошо выдерживают стерилизацию насыщенным паром в автоклаве при температуре до 120 ° C, а также радиационную стерилизацию и химическую стерилизацию раствором перекиси водорода.
Полиакрилонитрил (ПАН). Мембранные элементы на основе сополимеров акрилонитрила. Они отличаются высокой устойчивостью к действию жиров, нефтепродуктов. Но мембраны из ПАН менее устойчивы к действию сильных щелочей и кислот, чем мембраны из полиамида и, тем более, из полисульфона.
Все виды мембран предъявляют определенные требования к качеству исходной воды.
Ниже даны ориентировочные показатели, которым должна соответствовать исходная вода, подаваемая на обратноосмотические мембранные элементы
(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
сильные 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%