стає істотним зниження питомої продуктивності мембран і починає зменшуватися їх селективність, яка для розбавлених розчинів (при концентраціях не менше 2-10-4 моль/л) залишається приблизно постійною. Це призводить до збільшення необхідної поверхні мембран та погіршення якості пермеата, що знижує економічність зворотного осмосу. Тому приймемо концентрацію 0,3 моль/л води в якості кінцевої для ступені зворотного осмосу. (Найбільш правильний шлях - визначати цю концентрацію на основі техніко-економічних розрахунків.)
З помощио даних, наведених у Додатку 11.1, знаходимо, що вибране значення відповідає концентрації 3,2% (мас.). Таким чином, в апаратах зворотного осмосу розчин концентрується від початкової концентрації% (мас.) До кінцевої% (мас.). Ступінь концентрування
2.1.2 Вибір робочої температури і перепаду тиску через мембрану
З підвищенням температури розділяється розчину селективність мембран змінюється мало, а питома продуктивність збільшується в першому наближенні обернено пропорційно в'язкості пермеата (в тому діапазоні температур, де мембрани не руйнуються від термічних впливів). Однак з підвищенням температури зростає швидкість гідролізу полімерних мембран і скорочується термін їх служби. Враховуючи це, а також те, що використання теплообмінників .усложняет і здорожує процес, зворотний осмос доцільно проводити при температурі навколишнього середовища (зазвичай 20-25 ° С). У тих випадках, коли технологічний розчин, що піддається розділенню, вже має підвищену температуру, економічно виправдана робота і при температурах вище 25 ° С.
Зі збільшенням перепаду робочого тиску через мембрану зростає рушійна сила зворотного осмосу і збільшується питома продуктивність мембран. Однак при високих тисках полімерні мембрани піддаються ущільненню, яке при певному тиску, що залежить від структури мембрани, може нейтралізувати ефект, пов'язаний з підвищенням рушійної сили. Крім того, при високих тисках мембрани швидше забруднюються зваженими в розчині мікрочастинками, оскільки в цих умовах забруднюючим часткам легше впровадитися в.пори мембрани, а на поверхні мембрани утворюється більш щільний осад затриманих мікрочастинок. Практика застосування зворотного осмосу показує, що в умовах тривалої експлуатації оптимальний перепад тиску для полімерних плоских мембран становить 5-6 МПа, а для мембран у вигляді порожніх волокон - 2-3 МПа.
Вибираємо t=25 ° С, МПа.
2.1.3 Вибір мембрани
При виборі мембрани слід виходити з того, що вона повинна мати максимальну питомою продуктивністю при селективності, що забезпечує виконання вимог до якості пермеата (відповідність санітарним нормам або нормам на технічну воду, допустимим втрат розчиненої речовини і т. п.). Крім того, мембрана повинна володіти високою хімічною стійкістю по відношенню до разделяемому розчину.
При роботі в нейтральних розчинах найбільшого поширення набули ацетатцеллюлозное мембрани, які характеризуються хорошими розділовими властивостями, але не є хімічно стійкими в лужних і сільнокіслих середовищах (робочий діапазон 3 lt; pH lt; 8). Оскільки розчини укладаються в цей діапазон, подальший вибір проводимо з ацетатцелюлозних мембран.
Попередньо проводимо підбір мембрани по істинної селективності від якої потім слід перейти до спостерігається ф з урахуванням концентраційної поляризації в реальних мембранних апаратах [3]. Істинна селективність, а спостережувана,, і - концентрація солі в довільному перерізі апарату відповідно в об'ємі розділяється розчину, в пермеаті і у поверхні мембрани з боку розділяється розчину).
Істинну селективність мембран по відношенню до сильних електролітів можна розрахувати за формулою:
,
де і - константи для даної мембрани при певних тиску і температурі;
- середнє геометричне значення теплот гідратації іонів, що утворюють сіль;
- валентність іона з меншою теплотою гідратації.
Формула з високою точністю застосовна в діапазоні концентрацій від 2 · 10-4 до 2 · 10-1 моль/л і наближено - до концентрації 4 · 10-1 моль/л.
Нижче представлені характеристики ацетат-целюлозних мембран для зворотного осмосу, що випускаються в Росії (характеристики встановлені при перепаді робочого тиску через мембрану МПа і робочій температурі t=25? С, що відповідає вибраним нами робочим параметрам; в якості питомої продуктивності по воді вказані середні значення за тривалий період експлуатації; значення констант а і відповідають розмірності в кДж/моль). У табл. 2.1 представлені характеристики ацетатцелюлозних мембран для зворотного осмосу.
Таблиця 2.1 - Представлено характеристики ацетатцелюлозних мембран для зворотного осмосу
Марка мембраниУдельная продуктивність по воді, Константи рівняння МГА - 1001,46,703,215МГА - 952,33,471,844МГА - 903,02,671,420МГА - 804,91,000,625
Значення тепл...
