31.7. Гиперфильтрационные (мембранные) установки

Гиперфильтрация, или обратный осмос, — процесс разделения растворов (выделения из них чистой воды) фильтрованием через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое. Полупроницаемые мембраны пропускают молекулы воды, но не пропускают гидратированные ионы солей или молекулы недиссоциированных соединений. Таким образом, при гиперфильтрации получают чистую воду, которую можно сбросить в водоем или направить в систему промышленного водоснабжения, и концентрированный раствор, который направляется на утилизацию при наличии в нем ценных веществ либо на уничтожение или захоронение при их отсутствии.

Различают собственно гиперфильтрацию, когда используют мембраны с диаметром пор не более 10 А, и ультра фильтрацию, когда используют мембраны с диаметром пор 50—2000 А. Гиперфильтрацию целесо-образно применять для разделения относительно концентрированных растворов солей, имеющих повышенное осмотическое давление; ультрафильтрацию — для растворов высокомолекулярных соединений, осмотическое давление которых невелико, поэтому рабочее давление в гиперфильтрационных аппаратах составляет 5—10 МПа, в ультрафильтрационных аппаратах — 0,3—1 МПа.

Гипер фильтрационные пленки выпускает Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических смол в г. Владимире (ВНИИСС). К промышленному выпуску намечены пленки марок МГА (гиперфильтрационные ацетилцеллюлозные) и УАМ (ультрафильтрационные ацетилцеллюлозные) (табл. 31.6).

Наиболее реальны к применению четыре типа конструкций гипер фильтрационных аппаратов: фильтр-прессные, рулонные, с полым волокном и трубчатые. В настоящее время наиболее отработанной конструкцией является аппарат фильтр-прессного типа ВНИИ ВОДГЕО для опреснения солоноватых вод. В 1 м3 объема этого аппарата размещается до 200 м2 фильтрующей поверхности мембран. Гиперфильтрационные установки УГ-1 и УГ-10 производительностью соответственно 1 и 10 м3/сут выпускаются опытным заводом АКХ им. К. Д. Памфилова. Такие установки с модифицированными аппаратами можно применять для очистки сточных вод на локальных потоках. Ультрафильтрационная установка с аппаратом типа «фильтр-пресс» производительностью 100 м3/сут намечена к выпуску во ВНИИ продуктов брожения.

Рулонные элементы с площадью рабочей поверхности мембран 3 м2 намечены к выпуску во ВНИИСС. Гиперфильтрационные установки с такими элементами (до 20 рулонов) запроектированы ПКБ НИИхиммаш.

Гидротрансформатор к 702 гидротрансформаторгтр для трактора к 702.

Мембраны в виде полых волокон выпускаются пока опытными партиями во ВНИИ искусственных волокон. Гипер фильтрационные аппараты с полыми волокнами ВИТАК разработаны во ВНИИ ВОДГЕО. Площадь мембран до 20 тыс. м2 на 1 м3 объема камеры, производительность 0,03 м3/сут, селективность мембран до 90% при рабочем давлении 1,5 МПа. В аппаратах с нейлоновыми полыми волокнами можно обрабатывать сточную воду с широким диапазоном рН — от 4 до 11.

Установка с трубчатыми элементами намечена к выпуску ВНИИСС и производственным объединением Техэнергохимпром. Установка собирается из блоков, каждый из которых содержит 36 трубчатых элементов диаметром 12,5 мм, длиной 2 м. Производительность блока 3 м3/сут по 0,1%-ному раствору хлорида натрия.

Для достижения высокой степени очистки воды и для концентрирования задерживаемых веществ можно применять многоступенчатые установки с последовательным включением аппаратов по фильтрату или концентрату. Расчет гиперфильтрационных аппаратов при заданных параметрах очищаемой жидкости и характеристиках мембран (по проницаемости и степени разделения) должен проводиться по следующим этапам:
1) разработка схемы размещения отдельных гиперфильтрационных аппаратов;
2) определение необходимой площади мембран;
3) выбор насосов требуемой производи-тельности.