Мембраналық процестердің жіктелуі: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, кері осмос және электродиализ

Дайындаған: Жайлаубеков Ермахан

Мембраналық процестердің жіктелуі

Мембарана түсінігіне әдетте полимерлі немесе неорганикалық материалдардан жасалған және қоспа немесе ерітіндідегі әр түрлі бөлшектерді бөлуге қабілетті, көп қуысты және қуыссыз тегіс немесе түтікті айдауды жатқызамыз. Мембраналарды қолдану экономикалық жоғары үнемді және аз қалдықты технологияларды жасап шығаруға мүмкіндік туғызады.

Мембраналық процестердің ішінен интенсивті дамып келетін баромембаналы процестер. Егер қайтымды осмос айтарлықтай дамыса, бұл микрофильтрация мен ультрафильтрацияға қатысты. Баромембараналық бөлу әдістерінің шекарасы белгіленбеген және белгіленуі мүмкін емес деп есептеледі, себебі микро және ультрафильтрация мен қайтымды осмос кең көлемде физико - химиялық сипаттамалар сияқты асып түседі. Айтылған әр әдістің ерекшеліктері бар, осыған байланысты олардың бірнеше классификациясы ұсынылған.

Мембраналық процестердің жіктелуі

баромембраналық процестер

термомембраналық процестер

электродиализ

Баромембраналық процестер мембраналардың кеуектерінің өлшемдері бойынша бөлінеді:

Микрофильтрация 0, 1-10 мкм

Ультрафильтрация 0, 002-0, 03 мкм

Нанофильтрация 0, 001-0, 005 мкм

Гиперфильтрация (кері осмос) . 0, 0001-0, 003 мкм

Микрофильтрация

Микрофильтрация негізінен қарапайым фильтрацияға жақын гидродинамикалық процесс болып табылады. Микрофильтрация спецификалық ерекшелігі қатты фазаның ұсақ бөлшектерін бөліп алу үшін шел диаметрі 0, 1/10 мкм дейін мембраналарды сонымен қатар микроағзаларды қолдану, бұл жағдайда оны стерилді фильтрация деп атайды. Сондықтан фильтрация процессіне қарағанда микрофильтрациядағы диффузия белгілі бір рөлді атқарады.

Ультрафильтрация

Ультрафильтрация негізінде шелдерінің диаметрі 0, 001 - 0, 01 мкм дейін мембраналарды қолдану жатыр. Ультрафильтрация жасушалар мен молекулаларды бөліп алу үшін қолданылады.

Ультрафильтрация тұндыру және микросүзгілеу процестерін ауыстырады. Вирустарды жою деңгейі 90% дейін.

Ультрафильтрцияның басқа тазалау әдістерінің алдындағы артықшылықтары:

төмен жұмысы қысымы 1 - 2 бар кезінде суды тиімді сүзгіден өткізу;

процестің толық автоматтандырылуы;

қатты заттарды толығымен жою;

жұқпасыздандыру (бактериялар мен вирустарды 90% дейін жою) ;

коллидті және органикалық заттарды тиімді жою;

суды ультратолық тазарту (сүзгіден өткізу деңгейі 0, 01 микрон) .

Кемшіліктері:

химиялық жуулардың көп мөлшері;

қызмет етудің салыстырмалы түрде қысқа мерзімі кезінде ультрасүзгілеу модульдерінің жоғары құны.

Нанофильтрация

Нанофильтрация бактериялар, вирустар, микроорганизмдер, коллоидты бөлшектер, органикалық қосылыстар (соның ішінде пестицидтер), нитраттар, нитриттер және басқа да зиянды қоспаларды жойып ерекше таза су алу үшін қолданылады.

Кері осмос

Кері осмос су ерітінділерін осмотикалықтан жоғары қысымның әсерімен жартылай өткізгіш мембраналар арқылы сүзгіден өткізу әдісімен бөлу процесі болып табылады. Бұл әдіс тұщыландырудың басқа әдістерімен салыстырғанда елеулі артықшылықтарға ие: аз энергия шығындары, қондырғыларды жасап шығарудың, монтаждаудың және пайдаланудың қарапайымдылығы, олардың кіші көлемдері және т. б.

Кері осмос процесінде су мен онда ерітілген заттар молекулярлық деңгейде бөлінеді, бұл кезде мембрананың бір жағында іс жүзінде тұзсыздандырылған су жиналады, ал барлық ластар оның екінші жағында қалады.

Осылай, бастапқы тұздың мөлшері 3000 мг/л және одан да көп тұщы су кері осмостың бір сатысында 10-200 мг/л тұзсыздандырылуы мүмкін.

Электродиализ

Электродиализ тұрақты электр өрістің және іріктемелі ионалмасу мембраналарының көмегімен құрамында ионды түрдегі қоспалар бар су мен басқа сұйықтықтарды минералсыздандыру процесі болып табылады. Тұрақты электр өрістегі тұз иондары өрістің бағдарына сәйкес бағытталған қозғалысқа ие болады.

Электродиализ процесінде пайдаланылатын мембраналардың тиімділігі мен сапасы үлкен мәнге ие.

Электродиализ әдісін өнеркәсіптік қолдану тұзды суларды тұщыландыру және теңіз суынан ас тұзын және басқа да химиялық өнімдерді өндіру мақсатымен пайдаланылады. Соңғы жылдары ағынды тұздықтардан тұзсыздандырылған таза суды және концентрацияланған тұздарды алумен өнеркәсіптік ағын суларды қайта өңдеу кезінде су ерітінділерін бөлу үшін электродиализді қолдану мүмкіндігі қарқынды түрде зерттелуде.