Обратный осмос

     

Обратный осмос может быть определен как отделение одного компонента раствора от другого с помощью разности давлений по обе стороны мембраны. Обычно обратный осмос используется для отделения растворенных веществ от воды (растворителя).

Мембраной называют любой материал, который, будучи изготовленным в форме тонкой пленки, приобретает способность оказывать селективное сопротивление переносу различных компонентов жидкости или газа и, в силу этого, позволяет отделять некоторые компоненты (частицы, растворенные вещества или растворители) обрабатываемой жидкости.

В процессе прямого осмоса растворитель (вода) переходит из области с меньшей концентрацией растворенных веществ в область с большей концентрацией через полупроницаемую мембрану под действием градиента осмотического давления. Если к более концентрированному раствору приложить давление, равное осмотическому, наступит равновесие. Если еще увеличить давление, то вода потечет из более концентрированного раствора в чистый раствор, против направления движения обычного осмотического потока.

Обычно в установках обратного осмоса исходная вода разделяется на 2 потока (тангенциальная фильтрация): прошедшую через мембрану очищенную воду – пермеат (40-80% исходной воды) и концентрат (60-20% исходной воды), уносящий с собой подавляющее количество растворенных в исходной воде примесей. При этом в сточные воды (концентрат) практически не добавляются дополнительные вещества (используемое количество вспомогательных веществ, например, ингибитора осадкообразования в виде раствора, составляет 0,5-1,0 мг/л).

Селективность обратноосмотических мембран (количество задержанных веществ, выраженное в процентах) составляет 95-99,8% по одновалентным и 98-99,95% по двухвалентным ионам. То есть, пермеат представляет собой чистую воду с крайне низким солесодержанием, в то время как концентрат является в 2-5 раз более соленым, чем исходная вода.

Рабочее давление в процессе обратного осмоса зависит от солесодержания исходной воды, типа мембран и конфигурации обратноосмостической установки. Чем выше солесодержание исходной воды и больше степень извлечения пермеата, тем большее давление необходимо приложить, и наоборот. Мембраны условно делятся на морские (рабочее давление 40-70 бар, селективность по NaCl 99,5 – 99,9 %), высокоселективные (рабочее давление 12-16 бар, селективность по NaCl 99,5 – 99,7%) и низконапорные (рабочее давление 8-10 бар, селективность по NaCl99,0 – 99,6%).

 Для водоподготовки в муниципальном хозяйстве (получение питьевой воды) обычно применяются низконапорные обратноосмотические элементы (если есть превышения СанПин по хлоридам, фторидам, натрию, калию, литию и другим одновалентным ионам) и нанофильтрации (если отмечается превышение требований к питьевой воде по сухому остатку, сульфатам, жесткости).

  Важным вопросом в практике применения обратного осмоса и нанофильтрации является правильный подбор оборудования предочистки воды. В частности, исходную воду необходимо очистить от взвешенных и коллоидных частиц, трехвалентного железа и марганца, в отдельных случаях требуется изменение рН и/или дозирование в исходную воду ингибиторов осадкообразования (антискалантов, антискалянтов), позволяющих продлить срок службы мембран.

  При правильном подборе оборудования, схемы с применением мембранных методов водоподготовки обладают большой надежностью и долговечностью, позволяют снизить потребление реагентов, уменьшить расходы на утилизацию стоков и в целом сократить эксплуатационные затраты на водоподготовку.