string(13) "index, follow"
x

Publikacje

Odwrócona osmoza

Przepływ ten będzie trwał aż do wyrównania stężeń po obu stronach membrany do odwróconej osmozy lub też do czasu wytworzenia po stronie odbioru ciśnienia hydrostatycznego równoważącego przepływ osmotyczny (Rys 5b). Ciśnienie to nazywamy ciśnieniem osmotycznym (Π).

Proces osmozy i odwróconej osmozy w membranach

Rys 5. Proces osmozy i odwróconej osmozy

Wytworzenie po stronie roztworu ciśnienia większego od ciśnienia osmotycznego prowadzi do wytworzenia przepływu w kierunku odwrotnym (Rys 5c), a ponieważ membrana nie przepuszcza cząsteczek rozpuszczonych w roztworze proces prowadzi do wytworzenia czystego rozpuszczalnika (permeatu) oraz zatężonego roztworu (retentatu, koncentratu). Proces taki nazywamy odwróconą osmozą.

Proces odwróconej osmozy pozwala na blisko stuprocentową separację substancji rozpuszczonych z rozpuszczalnika. Szczególnie w przypadku demineralizacji wody, prowadzić to może do problemów technologicznych, gdyż osad zawieszonych w roztworze związków organicznych i koloidów łatwo osadza się na membranie podwyższając opory przepływu, a z zatężonego retentatu mogą się wytrącać trudno rozpuszczalne sole jak węglany i siarczany wapnia czy magnezu oraz koloidy żelaza. Dlatego przed skierowaniem wody do procesu RO konieczne jest jej wstępne oczyszczenie, którego zakres zależy głównie, od jakości wody surowej. W zakres wstępnego oczyszczania wchodzić może filtracja bez usuwająca przyczyny zanieczyszczania membran osadzonymi zawiesinami i koloidami, adsorpcja na węglu aktywnym usuwająca substancje organiczne. Jeżeli woda surowa zawiera wolny chlor, który niszczy membrany RO stosuje się dodatki wodorosiarczanu sodu (NaHSO3) w celu jego usunięcia. Środki kompleksujące takie jak heksametafosforan sodu (SHMP) oraz wersenian dwusodowy EDTA stosować można w celu usunięcia obecnych w wodzie surowej soli wapnia i magnezu. Coraz częściej do wstępnego oczyszczenia wody przed procesem RO stosuje się inne procesy membranowe jak mikro- i ultrafiltrację.

W pierwszych przemysłowych procesach RO stosowano lite membrany polimerowe, które charakteryzowały się dobrymi właściwościami separacyjnymi, lecz generowały bardzo durze opory przepływu co podwyższało koszty inwestycji oraz zapotrzebowanie energii ze względu na konieczność używania wysokich ciśnień rzędu 12 MPa. Obecnie w procesach RO stosuje się polimerowe membrany kompozytowe, w których odpowiedzialna za separację lita warstewka naskórkowa jest bardzo cienka (0,1-10 um), natomiast warstwa podłoża odpowiedzialna za właściwości mechaniczne jest mocno porowata i zapewnia odprowadzenie permeatu bez oporów. Doprowadziło to do zmniejszenia ciśnień procesowych do poziomu 2 - 5 MPa. Stosowanie wysokiego ciśnienia jest konieczne by pokonać opory membrany do odwróconej osmozy, w której brak porów a mechanizm transportu polega na rozpuszczaniu i dyfuzji cząsteczek rozpuszczalnika. Selektywność membrany zależy w głównej mierze od powinowactwa cząsteczek rozpuszczalnika do materiału, z którego membrana jest wykonana.

Tab 1. Charakterystyka membran stosowanych w procesach ciśnieniowych

Proces Mikrofiltracja Ultrafiltracja Nanofiltracja Odwrócona osmoza
Konstrukcja membrany symetryczna, porowata asymetryczna, porowata asymetryczna, kompozytowa asymetryczna, kompozytowa
Materiał membrany ceramiczna, polimerowa ceramiczna, polimerowa polimerowa polimerowa
Wielkość porów 0,05 – 10 um 0,001 – 0,05 um 1-8 nm lita
Wielkość separowanych cząstek 0,1 um 2– 20 nm 0,001 um 0,0001 um
Mechanizm separacji sitowy  sitowy sitowy, dyfuzja  dyfuzja i rozpuszczanie

 Przedstawiane Materiały zebrał i opracował dr inż Radosław Pomećko, Kat. Technologii Chemicznej, Politechnika Gdańska

Partnerzy

  • grundfos
  • hf group
  • klinger
  • koch
  • linkchemie
  • pector
  • vkk