Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности и перспективы

Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы
2
Микрофильтрация (МФ) – баромембранный процесс разделения, в котором мембраны задерживают частицы размером от 0,08 до 5 мкм.
Ультрафильтрация (УФ) – баромембранный процесс разделения, в котором мембрана задерживает высокомолекулярные соединения.
Нанофильтрация (НФ) – баромембранный процесс, в котором эффективность разделения растворов определяется как размером пор, так и зарядом мембраны.
Обратный осмос (ОО) – баромембранный процесс, заключающийся в разделении раствора с помощью полупроницаемых мембран под давлением, превышающем осмотическое.

3
Природа полимера, образующего селективный слой мембраны;
толщина селективного слоя;
знак, величина и плотность поверхностного заряда;
состав исходного раствора (возможные взаимодействия компонентов раствора и с материалом мембраны, и между собой);
величина рН исходного раствора;
температура;
градиент давления и т.д.
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы
Факторы, влияющие на процесс НФ:

НФ - производитель ЗАО «НТЦ Владипор» модель ЭРН-Б-45-300: площадь мембраны 0,3м2, высота напорного канала 0,6 мм, материал селективного слоя – полиамидполиамид (селективность по 0,2% MgSO4 – 0,90; удельная производительность по дистиллированной воде при температуре 200С – 6,5 л/(м2·час·бар)).
4
Влияние природы растворенного вещества и его концентрации на
селективность НФ мембран
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы

5
Истинная селективность НФ мембран
Исходная концентрация соли - 10 мг/л (по катиону); ΔP=2,4 бар; рН=6,5; температура 20 0С.
Значения величины ζ-потенциала и заряда поверхности σ
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы

Ячейка измерения потенциала течения
1 – прокладка, 2 – Ag-AgCl электроды,
3 – мембрана, 4 – пористая подложка
Схема измерения потенциала течения
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы
6

Влияние давления на истинную селективность НФ мембран:
а) «Владипор»,
б) Filmtec NF 270-400
б)
а)
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы
7
ΔP=3,6 бар; температура 20 0С; рН=6,5

Установка обратного осмоса и нанофильтрации
8
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы

Влияние концентрации на селективность мембран
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы
9
ΔP=3,6 бар; температура 20 0С; рН=6,5

10
Влияние концентрации катиона натрия на селективность ОО и НФ мембран по никелю
ΔP=3,6 бар; температура 20 0С; рН=6,5
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы

11
Влияние концентрации коионов на селективность НФ мембран по целевому компоненту
ΔP=3,6 бар; температура 20 0С; рН=6,5
Сжатие двойного электрического слоя;
Образование ионных двойников
Cd2++OH-→CdOH+
3. Специфическое взаимодействие Cd2+ с материалом мембраны и другими компонентами раствора
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы

12
Влияние величины рН на селективность мембран
а) ОО
б) НФ
ΔP=3,6 бар; температура 20 0С; рН=6,5
а)
б)
Структурное звено полиамида, образованного поликонденсацией пиперазина и тримезоилхлорида
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы

13
Селективность мембран при разделении многокомпонентных растворов методом НФ
Исходная концентрация каждой соли:
а) – 10 мг/л; б) – 100 мг/л
(по катиону)
рН=6,5;
температура 20 0С
а)
б)
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы

14
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы
Влияние величины рН на селективность НФ мембран
а) целевой компонент - кальций
б) целевой компонент - магний
ΔP=3,6 бар; температура 20 0С; рН=6,5
а)
б)

Области оптимального применения процесса НФ:
Подготовка питьевой воды из поверхностных или подземных источников, а также доочистка водопроводной.
Умягчение воды.
Альтернатива процессам коагуляции - флокуляции и реагентноусиленной ультрафильтрации в качестве предподготовки воды для обратного осмоса.
Опреснение солоноватых вод (до 1 г/л по NaCl).
Предварительное обессоливание соленых вод.
Решение специфических задач.
15
Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы