#1

Новая технология –
прямой осмос

Наши контакты

+7 (495) 543-44-64
+7 (495) 729-60-69

On-line заявка

Лента новостей

16.11.2017/ Начато изготовление системы водоподготовки для ЗАО "Bear Beer"

Система включает в себя блок умягчения, многослойные и угольные фильтры

06.11.2017/ Пилотные испытания (FO) системы

на анизотропной триацетатцеллюлозной половолоконной мембране

02.11.2017/ Начало модельных исследований по созданию гибридных технологий

с применением прямого и обратного осмоса, нано и ультрафильтрации.

02.03.2017/ Продолжаются исследования по увеличению термической стабильности

и снижению обратной диффузии полимерного инерта в процессе прямого осмоса.

Все новости...

Новая технология – прямой осмос

Обозначения:

Новая технология - прямой осмос.

Обозначения:

FO - Forward или Direct Osmosis - прямой осмос.

RO - обратный осмос.

GO -оксид графена

PAN- полианилин

PEI- полиэтиленимин

ТАС-триацетатцеллюлоза

КП - концентрационная поляризация.

NF – нанофильтрация.

Для организации (FO) процесса, помимо мембран с высокой производительностью и низким гидравлическим сопротивлением, необходим инерт (draw solution) – материал, способный развивать в водных растворах осмотическое давление, превышающее осмотическое давление опресняемой воды.

Проведенные нами исследования показали, что селективность RO мембран по группам ионов в (FO) процессе не совпадает с их селективностью по этим же ионам в RO процессе. Но общая тенденция зависимости селективности мембран от физико-химических характеристик раствора сохраняется. Это объясняется тем, что (FO) является диффузионным процессом, в котором трансмембранный поток пермеата определяется разностью химпотенциала растворителя по обе стороны мембраны, а в (RO) пермеат проходит через мембрану вязким потоком, величина которого определяется разностью давлений по обе стороны мембраны. В этой связи технологические требования к (FO) мембранам отличаются от таковых для (RO) мембран. Собственно, (FO) мембрана является лишь селективным барьером, препятствующим растворенным веществам проникать с потоком воды в зону инерта. Но она же является основным препятствием в организации (FO) процесса, т.к. обладает значительным гидравлическим сопротивлением.

Наиболее значимыми для (FO) мембран являются такие характеристики, как: толщина, пористость, извилистость и интервал распределения поровых каналов по диаметрам. Чем меньше толщина мембраны, больше пористость и уже интервал распределения пор, тем она более технологична. В этом плане помимо мембран из эфиров целлюлозы и полиамида особый интерес представляют новые типы (FO) мембран из оксида графена (GO) и полианилина (PAN).

(GO) мембрана формуется путем послойного осаждения мономолекулярных слоев оксида графена на подложку из полисульфона. В процессе осаждения субмикронных слоев (GO) образуется разветвленная нанолепестковая структура с высокой пористостью и узким интервалом распределения диаметра поровых каналов.

Полученные лабораторные образцы асимметричных (PAN-FO) мембран с упорядоченной структурой и высокой пористостью, обладают более высокой водопроницаемостью и селективностью по сравнению с (ТАС FO) мембранами, а также высокой термо и химстойкостью.

Инерт должен создавать в водном растворе высокое осмотическое давление, обладать реверсом растворимости и не быть токсичным. В качестве инерта мы используем концентрированные растворы MgCl2, AlCl3, NH4NO3, Ca(CH3COO)2, CH3COONa, CaSO4, бикарбоната алифатических аминов (RNH2HCO3) в присутствии СО2 , а также высокомолекулярный полимерный материал на основе гликоля. Матрица полимерного инерта содержит два типа гидроксильных групп: олигосахаридную и целлюлозную. Полимерный инерт создает осмотическое давление, превышающее осмотическое давление водного раствора с солесодержанием 300 г/л и обладает реверсом растворимости. Это позволяет получить трансмембранный осмотический поток из зоны соленой воды в зону пермеата. Точка реверса инерта определяется взаимным расположением групп (ОН) в его молекуле и зависит от концентрации и температуры. Для сепарации инерта весь поток пермеата нагревается до точки реверса – это примерно на 20°-25°C выше, чем температура исходной воды. Извлеченный инерт вновь возвращается в технологический цикл. В этой связи желательно, чтобы поглощение воды инертом сопровождалось не выделением, а поглощением тепла. т.е. чтобы реакция была эндотермической.

Полимерный инерт не токсичен, имеет не высокую температуру сепарации и развивает высокое осмотическое давление. Минеральные инерты также развивают высокое осмотическое давление, но у них меньше водопоглощение и поток пермеата, а также более сложная технология сепарации.

Также, как для (RO), эффективность эксплуатации (FO) систем снижается за счет (КП) и загрязнения мембран. Однако влияние (КП) меньше, чем в (RO), а загрязнение мембран определяется в основном биологической составляющей.

(FO) системы работают под атмосферным давлением, поэтому (FO) модули изготавливают из легких пластиковых и композитных материалов. Это существенно снижает их стоимость. Предварительная оценка показывает, что стоимость (FO) системы на 30% ниже аналогичной (RO) системы. Высокие энергозатраты на нагревание воды в (FO) процессе могут превышать энергозатраты аналогичного (RO) процесса. Однако для нагрева воды можно использовать низкотемпературное тепло отработанного пара, конденсата или солнечных батарей, что существенно снижает эксплуатационные расходы (FO) процесса. Пилотные испытания показали, что удельные энергозатраты при опреснении воды с солесодержанием 40 г/л и конверсией 50% составляют 1 kWчас/м3, а для воды с солесодержанием 25 г/л и конверсией 40% 0,5 kWчас/м3.

При проведении пилотных испытаний (FO) системы на (ТАС FO) половолоконной мембране были выявлены факторы, снижающие технологическую эффективность (FO) процесса. Прежде всего - это низкая производительность мембранных (FO) элементов – до 1,5 дм3/м2час. Минимально целесообразная производительность определена нами как 2,5 дм3/м2час. Неожиданно высокий встречный диффузионный поток инерта в зону исходной воды. Низкая термическая и биологическая стабильность полимерного инерта. Недостаточная селективность (FO) процесса. Так, при солесодержании исходной воды 40 г/л и конверсии 50% солесодержание пермеата составило 6 – 7 г/л для минеральных инертов и 0,5 -0,6 г/л для полимерного инерта.

Наши дальнейшие исследования направлены на устранение возникших технологический затруднений, разработку супертонких (FO) мембран и эндотермичных инертов,  совершенствование технологии восстановления инерта, создание надежных конструкций (FO) модулей и мембранных систем на их основе.

Если у Вас возникли вопросы по технологии прямого осмоса, позвоните нам 7(495)543-44-64 или 7(495)729-60-69. Мы Вам обязательно ответим.

Задать вопрос Online