5.2. Обессолнвание воды методом обратного осмоса

Обратным осмосом принято называть процесс мембранного разде­ления, состоящий в преимущественном проникновении через полупро­ницаемую мембрану растворителя под действием давления, превышаю­щего осмотическое давление раствора.

Для понимания процесса обратного осмоса традиционно рассматривают схему, приведенную на рис.4.16.

Рис.4.16. К объяснению механизма обессоливания воды обратным осмосом:

а - осмос; б - равновесие; в - обратный осмос.

Если в емкость, разделенную полупроницаемой перегородкой на­лить раствор (соленую воду) и растворитель (пресную воду), то со вре­менем начнется самопроизвольный переход растворителя в раствор (по­ложение а). Это явление называется осмосом. Через некоторое время наступит равновесие (б), при этом появится определенное избыточное давление , называемое осмотическим. Если со стороны раствора при­ложить давление, превышающее осмотическое, то начнет происходить перенос растворителя (воды) в обратном направлении и будет наблю­даться явление, названное обратным осмосом (в).

Å – ангстрем

Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа состоит из центральной трубки с радиальными отверстиями, вокруг которой спирально намотан один или несколько мембранных пакетов. Мембранный пакет состоит из сложенной активной стороной внутрь полупроницаемой мембраны с вложенной в нее турбулизаторной сеткой и промежуточных дренажных листов. Герметизация мембранного пакета в элементе осуществляется путем полной заливки обоих торцов расплавом термопластичного материала или термореактивной клеевой композицией. Ввод очищаемого раствора в элемент осуществляется через его наружную цилиндрическую поверхность, а вывод концентрата и фильтрата - через центральную трубку. Продольный канал центральной трубки разделен поперечной перегородкой на два изолированных неравных по длине участка. При этом длинный участок соединен с турбулизаторными сетками, а короткий - с дренажными листами. Отношение длины мембранного пакета к его ширине составляет от 2 до 5. Выполнение мембранного фильтрующего элемента в соответствии с предлагаемыми конструкционными решениями позволяет повысить его производительность и степень отбора фильтрата. 5 ил., 1 табл.

1 - вход исходного потока; 2 - турбулизаторная сетка (напорный канал элемента); 3 - мембрана; 4 - фильтрат; 5 - дренажный лист (канал для фильтрата);

6 - трубка; 7 - концентрат; 8 – перегородка; 9 - зона герметизации торцов МЭ;

L - длина мембранного пакета; L1 - длина части центральной трубки МЭ; соединенной с дренажными листами; L2 - длина части центральной трубки МЭ; соединенной с турбулизаторными сетками; В - ширина мембранного пакета.

МЭ работает следующим образом (фиг.1-5). Исходная очищаемая вода 1 поступает в напорный канал МЭ, образуемый турбулизаторной сеткой 2 и мембранами 3. Фильтрат 4, проникая через мембраны 3, движется по каналам дренажного листа к центральной трубке и выводится из МЭ через один конец трубки. Концентрат выводится через другую часть центральной трубки 7. Канал для вывода фильтрата 4 и канал для вывода концентрата 7 разделены продольной перегородкой 8 центральной трубки 6.

На принципе обратного осмоса основано получение пресной и обес­соленной воды из минерализованных природных и сточных вод. Этот процесс осуществляется, как правило, в поперечном режиме, т.е. поток исходной соленой воды движется параллельно мембране, в то время как опресненный поток отводится перпендикулярно мембране как это по­казано на рис.4.17.