Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева Факультет инженерной химии Кафедра Мембранной Технологии Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности и перспективы Е.Н. Фарносова, Каграманов Г.Г., Колесников В.А.

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 : площадь мембраны 0,3м 2, высота напорного канала 0,6 мм, материал селективного слоя – полиамидполиамид (селективность по 0,2% MgSO 4 – 0,90; удельная производительность по дистиллированной воде при температуре 20 0 С – 6,5 л/(м 2 ·час·бар)). 4 Влияние природы растворенного вещества и его концентрации на селективность НФ мембран Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы

5 ЭРН-Б (1)NF (2) NaCl0,5790,450 Na 2 SO 4 0,7000,682 CdCl 2 0,8790,659 CuSO 4 0,9980,996 Истинная селективность НФ мембран Исходная концентрация соли - 10 мг/л (по катиону); ΔP=2,4 бар; рН=6,5; температура 20 0 С. опыта Образец 1 (новые) Образец 1 (отработанные) Образец 2 ς, мВσ, мКл/м 2 ς, мВσ, мКл/м 2 ς, мВσ, мКл/м ,8-3,2-14,6-3,4-28,5-7,0 2-14,1-3,3-13,9-3,3-28,2-6,9 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 б) а) Нанофильтрационная очистка воды. Достижения, возможности, перспективы 7 ΔP=3,6 бар; температура 20 0 С; 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 0 С; рН=6,5

10 Влияние концентрации катиона натрия на селективность ОО и НФ мембран по никелю ΔP=3,6 бар; температура 20 0 С; 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 0 С; рН=6,5 1.Сжатие двойного электрического слоя; 2.Образование ионных двойников Cd 2+ +OH - CdOH + 3. Специфическое взаимодействие Cd 2+ 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 0 С; 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 0 С 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 0 С; 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

Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева Факультет инженерной химии Кафедра Мембранной Технологии Благодарю за внимание