Проблема загрязнения воды является актуальной на протяжении последних нескольких лет. Например, загрязнение поверхностных водоемов промышленными стоками не позволяет использовать ее в качестве питьевой без специальной обработки. Одним из распространенных и эффективных на сегодняшний день способов получения чистой воды являются баромембранные методы.
Баромембранные (мембранные) методы очистки представляет собой очистку воды с использованием мембран, которые представляют собой полупроницаемые перегородки под действием перепада давления. Исходный водный раствор поступающий в систему мембраной фильтрации разделяется на 2 потока: пермеат и концентрат. В процессе фильтрации мембрана задерживает содержащиеся в исходном растворе примеси, которые остаются в концентрате, а очищенная вода, прошедшая через мембрану, представляет собой пермеат. Системы мембранной фильтрации применяется для очистки воды от механических примесей и органических веществ, для очистки сточных вод, для умягчения и обеззараживания воды и для получения сверхчистой воды.
К мембранным методам очистки воды относятся:
-
Обратный осмос;
-
Нанофильтрация;
-
Ультрафильтрация;
-
Микрофильтрация;
-
Мембранная дегазация;
-
Электродеионизация;
Под действием перепада давления вода с некоторыми ионами солей проникают сквозь мембрану, в то время как другие — задерживаются и остаются в исходном растворе. Исходя из компонентного состава водного раствора, необходимо использовать разные системы мембранной очистки.
Основные методы мембранной фильтрации воды
Рассмотрим существующие мембранные методы очистки.
Обратный осмос — это метод мембранной очистки обычно применяется для обессоливания воды, получения дистиллированной воды или даже еще лучше. Процесс выглядит следующим образом: раствор (исходная вода) проходит под давлением через специальную полимерную мембрану, которая может задерживать 98-99,7% минеральных солей. Процесс происходит без изменения агрегатного состояния воды. Обратный осмос позволяет задерживать частицы больше 0,0001 мкм. Очистка на системах обратного осмоса происходит при высоком перепаде давления 8-20 атм.
Нанофильтрация — тоже является мембранным методом очистки, применяется для частичного обессоливания воды в основном задача снизить Жесткость воды и при этом не получить дистиллированную воду. В отличие от обратного осмоса, может задерживать частицы размером от 0,0001 до 0,001 мкм. Также применяется полимерная мембрана, которая задерживает 80-96% минеральных солей. Процесс проходит при давлении 4-8 атм.
Ультрафильтрация - процесс мембранной фильтрации, при котором задерживающая способность мембраны определяется молекулярной массой растворенных частиц. Процесс осуществляется при сравнительно невысоком перепаде давления, по сравнению с обратным осмосом и нанофильтрацией. Мембраны задерживают загрязнения с размером от 0,1 до 0,01 мкм. Рабочее давление 1 - 4 атм.
Микрофильтрация — также является методом мембранной очистки. В этом методе очистки используются мембраны, размер пор которых составляет от 0,20 до 1,0 мкм. Данный размер пор позволяет задерживать мелкие взвешенные частицы, коллоиды, эмульсии, простейших микроорганизмов, бактерии и водоросли. Процесс очистки осуществляется при невысоком перепаде давления 0,3-2,0 атм.
Электродеионизация — технология очистки воды, сочетающая в себе мембранный метод и ионообменный одновременно. Применение систем электродеионизации позволяет получать сверхчистую деминерализованную воду 10-18 МОм. Для этого используются ионообменные смолы и ионоселективные мембраны с применением постоянного электрического тока. Процесс электродеионизации осуществляется за счёт разности потенциалов постоянного напряжения, которое присутствует по обе стороны мембраны, заполненной ионообменной смолой. Рабочее давление 2 - 4 атм.
Мембранная дегазация — процесс, при котором происходит глубокое удаление растворенных газов из водных растворов. Удаление газов осуществляется за счет мембраны, сделанной из гидрофобного материала, при прохождении через которую растворенные газы поглощаются мембраной, а жидкость остается за её пределами. Промышленно развиты мембраны для удаления Углекислого газа (СО2) и Кислорода (О2) из воды.