Микро и ультрафильтрацияПромышленная водоподготовка и очистка сточных вод

logo

EnglishGermanItalianRussian

Ультрафильтрация
Ряд отраслей промышленности, полностью зависят от обеспечения высокого качества получаемых изделий. Решение поставленной задачи базируется на технологиях, использующих особо чистые технологические среды. Для этой цели в последние годы широко применяются баромембранные процессы — обратный осмос (ОО), ультрафильтрация (УФ) и микрофильтрация (МФ). Главной особенностью этих методов является наличие полупроницаемой мембраны, обладающей преимущественной проницаемостью по определённым компонентам разделяемой смеси.
К настоящему времени баромембранные процессы широко используются в системах водоподготовки, при концентрировании и фракционировании растворов, для опреснения соленых вод, для очистки различных промышленных жидких отходов, а также для концентрирования растворов пищевых продуктов и во многих других областях.
Принципиальным отличием ОО от МФ является отсутствие гетерогенности. И исходная смесь, и продукт, прошедший через мембрану — пермеат, и продукт, оставшийся над мембраной — ретант, находятся в жидкой фазе и различаются лишь концентрациями компонентов.
Образование аморфного осадка — геля на поверхности полупроницаемой мембраны резко ухудшает условия её работы, и с этим явлением приходится бороться.
Многочисленными исследованиями было установлено, что эффект разделения в обратном осмосе обусловлен не простым механическим просеиванием молекул в зависимости от их размеров через поры в мембране, а может быть объяснён лишь с учетом сложных физико-химических взаимодействий между молекулами растворителя и растворённого вещества с мембраной.
Относительно же ультрафильтрации до недавнего времени существовало мнение, что лишь соотношение размеров молекулы растворенного вещества и пор в мембране определяет, селективна (избирательна) или неселективна мембрана по отношению к данному веществу. Проведенные в последние годы исследования заставили иначе взглянуть на процесс ультрафильтрации, они показали, что и здесь молекулярные взаимодействия играют существенную роль.
Микрофильтрация всегда протекает с образованием осадка на мембране. Но и в этом процессе адгезионные и электростатические взаимодействия частиц с поверхностью мембраны играют не последнюю роль.
Области применения ультрафильтрации и обратного осмоса не имеют четких границ. Можно приблизительно определить, что обратноосмотические мембраны могут задерживать частицы размером более 5 * 10-4 мкм, т.е. гидратированные неорганические ионы. Ультрафильтрационные мембраны могут задерживать макромолекулы и макроионы. Соответственно микрофильтрация позволяет эффективно задерживать частицы от 0,1 мкм до 10 мкм, т.е. такие, которые практически не осаждаются в поле гравитационных сил.
Среди разнообразных промышленных применений МФ и УФ основными являются стерилизация и осветление всех видов напитков и лекарственных препаратов в пищевой и фармацевтической промышленностях. Эти процессы могут производиться при любой температуре, даже при низких. МФ и УФ используется для получения ультрачистой воды в полупроводниковой промышленности. Новые области применения МФ и УФ – биотехнология и биомедицинская технология. В биотехнологии МФ и УФ особенно эффективны для концентрирования клеток и как составная часть мембранного биореактора. В биомедицинской области – для плазмофореза: отделения плазмы с ее ценными компонентами от клеток крови. Итак, применение МФ и УФ:

  • холодная стерилизация напитков и лекарственных веществ;
  • концентрирование клеток;
  • осветление фруктовых соков, вин и пива;
  • получение ультрачистой воды в полупроводниковой промышленности;
  • извлечение металлов в виде коллоидных оксидов и гидроксидов;
  • обработка сточных вод;
  • непрерывная ферментация;
  • разделение эмульсий масло-вода;
  • дегидратация латексов и т.д.