Wykład 5 Ciśnieniowe techniki membranowe (część 2) Opracowała dr Elżbieta Megiel
Nanofiltracja (ang. Nanofiltration) NF GMM 200 Da rozmiar molekuły 1 nm, TMM 5 30 atm Membrany jonoselektywne Stopień zatrzymywania: NO 3 - < Cl - < OH - < SO 4 2- < CO 3 2- H + < Na + < K + < Ca 2+ < Mg 2+ < Cu 2+ Zmiękczanie wody procesowej i pitnej przy jednoczesnej permeacji jonów jednowartościowych soli Zatrzymywanie związków organicznych podczas permeacji jednowartościowych soli, odsalanie serwatki przy jednoczesnym zatrzymywaniu laktozy i protein Odsalanie ścieków zawierających związki powierzchniowo czynne Rozdzielanie mało i wielkocząsteczkowych składników w roztworach wodnych Oddzielanie związków organicznych małocząsteczkowych z ich roztworów wodnych np. glicerolu, glukozy, glikoli
Membrany do NF Membrana jonowymienna to polielektrolit w formie płaskiej błony, w których do polimerowego szkieletu przyłączone są centra aktywne z ruchliwym łatwo odszczepialnym jonem. Kationowymienne z grupami -SO 3 H, -COOH, -AsO 3 H Anionowymienne z grupami -NR 3+, -NR 2 H +, -NH 3 + Charakteryzowane za pomocą współczynnika retencji dla MgSO 4 przy wydajności 0.725 m 3 /m 2 d i P tr =0.5 MPa. J. Ceynowa, Membrany selektywne i procesy membranowe, Membrany teoria i praktyka Średnia liczba grup jonowymiennych w membranach do NF 0,5 2 milimol/g membrany
Nanofiltracja w uzdatnianiu wody Zmiękczanie/usuwanie twardości wody Praca zbiorowa pod red. Anny Narębskiej Membrany i membranowe techniki rozdziału Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń, 1997
Nanofiltracja w uzdatnianiu wody Usuwanie rozpuszczalnych Naturalnych Substancji Organicznych (NOM):rozpuszczalne w wodzie kwasy fulwowe (MW 2000 Da), bardziej hydrofobowe kwasy humusowe (huminowe) (MW 2000 5000 Da) mogą być prekursorami ubocznych produktów dezynfekcji z użyciem chloru, mogą kompleksować jony metali ciężkich.
Nanofiltracja w uzdatnianiu wody M. Bodzek, Przegląd możliwości wykorzystania technik membranowych w usuwaniu mikroorganizmów i zanieczyszczeń organicznych ze środowiska wodnego, Inżynieria i ochrona środowiska, 2013, 16, 5-37.
Nanofiltracja w uzdatnianiu wody Usuwanie organicznych ubocznych produktów dezynfekcji wody (UPD) M. Bodzek, Przegląd możliwości wykorzystania technik membranowych w usuwaniu mikroorganizmów i zanieczyszczeń organicznych ze środowiska wodnego, Inżynieria i ochrona środowiska, 2013, 16, 5-37.
Nanofiltracja w uzdatnianiu wody M. Bodzek, Przegląd możliwości wykorzystania technik membranowych w usuwaniu mikroorganizmów i zanieczyszczeń organicznych ze środowiska wodnego, Inżynieria i ochrona środowiska, 2013, 16, 5-37.
Odwrócona osmoza ang. Reverse Osmosis RO
Odwrócona osmoza - hiperfiltracja
M. Kabsch-Korbutowicz, K. Majewska- Nowak, Techniki membranowe w ochronie środowiska, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska Średnie zasolenie oceanów 35
Membrany do odwróconej osmozy Materiał Producent Substancja Strumień x R % membrany zatrzymywana 10 4 cm 3 /cm 2 s Octan celulozy Toray NaCl 3.47 96 Poliamid Du Pont NaCl 5.71 99.5 aromatyczny Usieciowany Poliamid aromatyczny Film Tec Fenol Etanol Metanol 8.58 99 70 25 Praca zbiorowa pod red. Anny Narębskiej Membrany i membranowe techniki rozdziału Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń, 1997
Porównanie membran do RO i NF Membrana Ciśnienie Współczynnik retencji % MPa NaCl MgCl 2 NaNO 3 MgSO 4 FT 30 RO 1.55 98 99.5 90 99.5 NF-70 NF 0.5 75 70 50 97.5 NF-45 0.9 50 83 20 97.5 Praca zbiorowa pod red. Anny Narębskiej Membrany i membranowe techniki rozdziału Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń, 1997
Odwrócona osmoza w odsalaniu wód Woda morska 35 g/dm 3, wody słonawe 2-5 g/dm 3 M. Bodzek, K. Konieczny, Technologie membranowe w uzdatnianiu wody do picia, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Politechnika Śląska
Odwrócona osmoza w odsalania wód morskich M. Bodzek, K. Konieczny, Technologie membranowe w uzdatnianiu wody do picia, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Politechnika Śląska
Czynniki ograniczające RO
Wieloetapowe oczyszczanie membranowe http://www.alting.fr/images/cross_flow_details.gif
Woda ultraczysta z wieloetapowego oczyszczania z odwróconą osmozą Główne etapy oczyszczania wody: Oczyszczanie wstępne (w celu ochrony membrany odwróconej osmozy) Membrana odwróconej osmozy Lampa UV dwuzakresowa (185/254 nm) usuwająca bakterie i śladowe ilości substancji organicznych - dla systemów z lampą Mieszane złoże żywic jonowymiennych (usuwanie pozostałych jonów) Złoże organex (usuwanie śladowych zanieczyszczeń jonowych i organicznych) Filtr końcowy Millipak z membraną mikrofiltracyjną (membrana 0,22 μm)
Przykładowe parametry wody ultraczystej otrzymanej z wykorzystaniem wieloetapowego oczyszczania z RO Przewodność wody pitnej zgodnie z rozporządzeniem Ministerstwa Zdrowia 2500 S/cm M. Bodzek, Przegląd możliwości wykorzystania technik membranowych w usuwaniu mikroorganizmów i zanieczyszczeń organicznych ze środowiska wodnego, Inżynieria i ochrona środowiska, 2013, 16, 5-37.