ь дисоціації розчиненої речовини. Для добре розчинних речовин в розведених розчинах дисоціацію можна вважати повною, і в цих випадках коефіцієнт Вант-Гоффа можна використовувати як цілу величину, відповідну числу утворилися іонів (наприклад, для NaCl i=2).
З рівнянь 1 і 2 випливає, що осмотичний тиск розчину залежить від хімічної природи розчиненої речовини і його концентрації.
Рушійною силою процесу є різниця тисків по обидві сторони мембрани (формула 3):
(3)
де P - тиск над вихідним розчином (сировиною), і відповідно осмотичнийтиск розчину (сировини) і розчинника (пермеата, фільтрату).
Хімічна структура полімеру, з якого виготовляється мембрана така, що вода може утворювати водневі зв'язки з функціональними групами полімеру. При цьому утворюється шар пов'язаної з мембраною води, як це показано на малюнку 2. Пов'язана вода утворює впорядковану структуру і не має здатність розчиняти в собі (гідратованих) електроліти. Тоді при додатку до розчину тиску, що перевищує осмотичний, через пори мембрани, що мають діаметр менше, ніж розмір областей зв'язаної води (пора 1), буде проникати - тільки чиста вода, тобто в цьому випадку діаметр перекривається шарами зв'язаної води. Тільки чиста вода буде проникати через мембрану і в тому випадку, якщо пори не перекриваються зв'язаною водою, але цей не перекритий діаметр менше діаметра гідратованого іона (пора 2). І тільки пори якщо розмір пір настільки великий, що в них по області вільної води може проникнути гідратований іон, то через ці пори буде проникати вихідний розчин [3].
Малюнок 2. Схема Взаємодії води з з мембраною.
Отже, на відміну від мікро- і ультрафільтрації, де поділ відбувається виключно за розмірами частинок і матеріал мембрани не впливає на її затримуючу здатність, у зворотному осмосі поділ відбувається завдяки виборчому взаємодії одного з компонентів суміші (води) з матеріалом мембрани. Вода утворює водневі зв'язки з функціональними групами полімеру, з якого виготовлена ??мембрана [3].
2. Установки зворотнього осмосу
Слід відзначити і простоту конструкції установок зворотного осмосу, які включають тільки два основні елементи - мембранний апарат і насос. Найпростіша установка зворотного осмосу зображена на малюнку 3. Вихідний розчин подається насосом в напірний канал мембранного апарату, де розділяється на два потоки - пройшов через мембрану (пермеат, або фільтрат) і затриманий мембраною (ретант, або концентрат). Необхідний робочий тиск у системі підтримується за допомогою вентиля на лінії концентрату і контролюється по манометру [5].
Малюнок 3. Принципова схема зворотноосмотичної установки.
Призначення насоса полягає в розрахункового тиску для здійснення масообмінних процесів, що протікають на напівпроникних обратноосмотічеськіх мембранах. Підбір високонапірного насоса проводиться виходячи з його робочої характеристики. При цьому робоча точка насоса повинна знаходиться в діапазоні від 0,6 - 0,7 максимальної його продуктивності. Концентрат, що виходить з установки зворотного осмосу, має досить високий тиск і його транспортування до місця скидання або утилізації не викликає особливих труднощів. Тиск же пермеата після зворотноосмотичної установки рідко перевищує 1 атм. Тому, найчастіше його доводитися подавати в накопичувальну ємність, звідки за допомогою підвищувального насоса він транспортується на подальші стадії очистки. Кілька окремих обратноосмотічеськіх модулів, розміщених паралельно або послідовно по відношенню один до одного, утворюють каскад. Завдання інженера, проектує установку зворотного осмосу - зібрати модулі таким чином, щоб оптимізувати систему при мінімальній собівартості продукту. Схема потоків в модулі є одним з головних факторів, що визначають ступінь досягається розділення і якісні характеристики роботи установки. У одностадійному або багатостадійному процесах зворотного осмосу використовуються дві базові конфігурації потоків: 1) однопрохідне система і 2) система з рециркуляцією.
Малюнок 4. Конфігурації потоків в обратноосмотічеськіх установках.
У однопрохідної системі сировинної розчин проходить через єдиний модуль (одностадійна система) або систему модулів (Багатостадійний система) тільки один раз, т. е. тут рециркуляція відсутня. Іншими словами, об'ємна швидкість потоку над мембраною зменшується у міру просування від входу в модуль до виходу з нього. У багатостадійних однопрохідних процесах це зниження потоку компенсується певною збіркою модулів, так звана конічна каскадна схема. При такій конфігурації установка може бути спроектована так, щоб швидкість потоку залишалася практично незмінною. Інша конф...
