Сообщений в теме: 1252

[Александр Авдеев]

В  Даташите, вроде, нет никакой информации о зависимости селективности от ТДС.

[DNK]

Минимальное рабочее давление, конечно зависит от содержания солей.

Штука в том, что физические процессы, происходящие в мембране, требуют определенного минимального давления для формирования в порах материала мембраны физических структур, проще всего которые можно описать как "водяные пробки". Если давление будет недостаточным, они не формируются как следует. Поэтому при очень малом давлении (но, разумеется, большем, чем нужно для преодоления осмотического давления при данном солесодержании) вода через мембрану как-то просачивается, но селективность невысока.

[Abelavin]

Обосновать получится ?

 

Сергей, вот специально для тебя. Даю ссылку. Там сводка краткая по 800 страничному труду. Почитай хотя бы выжимки. Это не просто, но ты осилишь, ты в химии лучше меня разбирашься. Меня тут обвиняли в голословности, ну так вот покопайтесь сами. может и я чего упустил.

Капиллярно-фильтрационная модель механизма полупроницаемости Справочник химика 21 ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

http://chem21.info/info/1761399/

выглядит это вот так приблизительно

 

Вот малость попроще

https://studfiles.net/preview/2036666/

 

Вот и совсем тупая краткая выжимка

Кинетика процессов мембранного разделения смесей

 

Механизм переноса атомов, молекул или ионов различных веществ через полупроницаемые мембраны может быть объяснен следующими теориями.

Теория просеиванияпредполагает, что в полупроницаемой мембране существуют поры, размеры которых достаточны для того, чтобы пропускать растворитель, но слишком малы для того, чтобы пропускать молекулы или ионы растворенных веществ.

Теория молекулярной диффузииоснована на неодинаковой растворимости и на различии коэффициентов диффузии разделяемых компонентов в полимерных мембранах.

Теория капиллярно-фильтрационной проницаемости основана на различии физико-химических свойств граничного слоя жидкости на поверхности мембраны и раствора в объеме. Так, граничный слой жидкости обладает упорядоченной структурой, отличается составом и, следовательно, вязкостью, растворяющей способностью и др.

На поверхности и внутри пор (капилляров) мембраны, погруженной в раствор электролита, возникает граничный слой связанной воды. Этот слой воды образует пленку определенной толщины. Связанная в граничном слое вода теряет растворяющую способность по отношению к растворенным в объеме солям.

Поэтому под действием перепада давления эта вода из граничного слоя перетекает по капиллярам через мембрану, если размер капилляров в мембране меньше размеров гидратированных ионов соли (20 А). Но реальные мембраны имеют поры различного диаметра, в том числе и крупные (больше 20 А), поэтому часть гидратированных ионов соли может проникнуть через крупные поры. Следовательно, селективность мембраны тем выше, чем больше толщина граничного слоя и чем больше размеры гидратированных ионов соли.

На основании рассмотренной теории можно заключить, что обессоливание водных растворов электролитов обратным осмосом есть дегидратация ионов, т.е. отбор воды, наименее прочно связанной с поверхностью мембраны и с ионами солей под действием приложенного давления извне.

 

 

5.3. Влияние различных факторов на мембранное разделение

 

Основными факторами, существенно влияющими на скорость и селективность мембранных процессов разделения, являются концентрационная поляризация, рабочее давление и температура, гидродинамические условия внутри мембранного аппарата, природа и концентрация разделяемой смеси.

Концентрационной поляризациейусловно называют повышение концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие избирательного отвода растворителя через поры этой мембраны. Влияние концентрационной поляризации на процесс всегда отрицательно, так как она уменьшает движущую силу процесса вследствие увеличения осмотического давления из-за повышения концентрации растворенного вещества около мембраны.

Для уменьшения отрицательного влияния концентрационной поляризации на процесс мембранного разделения используют перемешивание раствора над мембраной, увеличивают скорость протока исходного раствора около мембраны или применяют турбулизирующие вставки. В результате этого увеличиваются производительность и разделительная способность мембранного аппарата.

Давление растворанад мембраной оказывает существенное влияние на селективность и скорость мембранного разделения.

Для полимерных мембран на основании опытных данных получены эмпирические зависимости селективности иот давления:

;

,

где – опытные константы для данной системы мембрана – раствор.

Повышение давления увеличивает проницаемость, но следует особо отметить, что с повышением давления полимерные мембраны деформируются, а при снятии давления структура мембраны не возвращается в исходное положение. Деформация мембраны при постоянном давлении вызывает с течением времени некоторое уменьшение проницаемости, но ее селективность возрастает.

Повышение температуры исходного раствораулучшает условия проведения процесса разделения, т. к. понижает вязкость раствора и увеличивает скорость диффузии растворенного вещества от поверхности мембраны в ядро потока. Это приводит к снижению влияния концентрационной поляризации.

Необходимо помнить, что ацетатцеллюлозные и полимерные мембраны не выдерживают действия высоких температур и применяются, как правило, при комнатных температурах.

Природа растворенных веществтакже оказывает влияние на селективность и в меньшей степени – на проницаемость мембран. Так, неорганические вещества задерживаются мембраной лучше, чем органические; вещества с большей молекулярной массой задерживаются лучше, чем с меньшей.

Повышение концентрации растворенных веществ в исходном растворе приводит к повышению осмотического давления, а также к возрастанию его вязкости. Оба этих фактора снижают проницаемость мембран. Не следует забывать, что в концентрированных растворах некоторых органических веществ может происходить растворение самих полимерных мембран и их разрушение.

Из практики эксплуатации мембранных аппаратов следует, что обратный осмос может быть эффективно применен для обессоливания электролитов концентрацией от 5 до 20 %. Для растворов органических веществ этот диапазон шире. При ультрафильтрации высокомолекулярных соединений верхний предел концентрации растворенного вещества определяется условиями образования гелеобразного осадка на поверхности мембраны или концентрацией, при которой проницаемость становится слишком низкой из-за чрезмерного возрастания вязкости концентрируемого раствора.

На практике разделяемые смеси многокомпонентны. В большинстве случаев растворенные вещества влияют на разделение находящихся в растворе других веществ. Поэтому установленные при разделении бинарных растворов селективность и проницаемость мембран нельзя переносить на многокомпонентные смеси без экспериментальной проверки.

[zubrikon]

Нет там нуля и не будет. Есть предел фильтрации теоретикеский и понятие сопутствующих загрязнений.
Совет - в вашем конкретном случае на второй стадии добейтесь МИНИМАЛЬНОГО давления на мембрану и МАКСИМАЛЬНОГО потока в рестриктор.
Вплоть до 0,3 атм. Тогда получите максимальную селекцию мембраны на вашем участке кривой дельты солей.
Долго описывать физику молекулярной селекции, просто попробуйте и измеряйте хорошим прибором с десятыми ваш выходной ТДС. Будете удивлены.
Удачи.

 

Антон, вот Сергей в этой теме хорошую ссылку давал http://wwtec.ru/index.php?id=233#1

В ней четко показано, что:

 Селективность мембраны по отношению к данному растворенному компоненту определяется как процент растворенного вещества, задержанного мембраной (солезадержанием), и описывается выражением:

R = / [A∙(ΔP - Δp) + B]

     Очевидно, что в данном выражении только значение перепада давления на мембране является величиной переменной. Таким образом, можно утверждать, что селективность мембраны увеличивается при повышении давления, что связано с уменьшением концентрации определенного растворенного компонента в пермеате.

 Как видно из графика 4.1 а, до тех пор, пока приложенное давление не превысит осмотическое 0,7 МПа (100 psi) никакого потока очищенной воды через мембрану не наблюдается, после чего значение удельной производительности мембраны (поток пермеата через мембрану) начинает линейно возрастать, что коррелируется уравнением 1.
     Солезадержание при низком давлении невысокое, а при его повышении быстро возрастает пока не достигнет асимптоты при значении давления 10,5 МПа (150 psi). Скорее всего, это связано с тем, что при почти постоянном значении удельной проницаемости полиамидной мембраны по хлориду натрия при повышении давления происходит быстрый рост удельной производительности по пермеату. А это приводит к разбавлению пермеата или к увеличению селективности.

 

Хотя статья про промышленные полиамидные мембраны, графики для заоблачных для нас концентраций и давлений, но в общем и целом ограничений для нашего

случая в ней не приводится. 

Таким образом Ваше утверждение про минимальное давление противоречит формулам и выводам статьи. Как-то всё на пальцах - про раскорячили мембрану...

[imalkot]

Zubrikon, а Вы смогли добиться 0 ТДС? Помню, у Вас тоже были проблемы.

[zubrikon]

Zubrikon, а Вы смогли добиться 0 ТДС? Помню, у Вас тоже были проблемы.

В общем у меня не ноль)))

После всех перипетий, имею 3 мембраны и 2 насоса, зажатый слив, ТДС обычно у меня 1. Хотя установка и выдавала иногда 0 (это уточнение для любителей "высокоселективных" "брендовых" мембран) ! После первой стадии тдс 4-5, хотя можно наверно открыть слив и  сделать 3-4.

Я это связываю в первую очередь с тем, что мембрана не все вещества одинаково фильтрует и в разные периоды времени в исходной воде различное содержание веществ.

Что измерять тдс кетайщиной, что тыкать в нее типа крутым мультиметром - это всё не серьезно, гадание на кофейной гуще. Нужно проводить нормальный анализ воды и уже  на основе этих данных делать выводы.

[Abelavin]

Антон, вот Сергей в этой теме хорошую ссылку давал http://wwtec.ru/index.php?id=233#1
В ней четко показано, что:
Селективность мембраны по отношению к данному растворенному компоненту определяется как процент растворенного вещества, задержанного мембраной (солезадержанием), и описывается выражением:

R = / [A∙(ΔP - Δp) + B]

Очевидно, что в данном выражении только значение перепада давления на мембране является величиной переменной. Таким образом, можно утверждать, что селективность мембраны увеличивается при повышении давления, что связано с уменьшением концентрации определенного растворенного компонента в пермеате.
Как видно из графика 4.1 а, до тех пор, пока приложенное давление не превысит осмотическое 0,7 МПа (100 psi) никакого потока очищенной воды через мембрану не наблюдается, после чего значение удельной производительности мембраны (поток пермеата через мембрану) начинает линейно возрастать, что коррелируется уравнением 1.
Солезадержание при низком давлении невысокое, а при его повышении быстро возрастает пока не достигнет асимптоты при значении давления 10,5 МПа (150 psi). Скорее всего, это связано с тем, что при почти постоянном значении удельной проницаемости полиамидной мембраны по хлориду натрия при повышении давления происходит быстрый рост удельной производительности по пермеату. А это приводит к разбавлению пермеата или к увеличению селективности.

Хотя статья про промышленные полиамидные мембраны, графики для заоблачных для нас концентраций и давлений, но в общем и целом ограничений для нашего
случая в ней не приводится.
Таким образом Ваше утверждение про минимальное давление противоречит формулам и выводам статьи. Как-то всё на пальцах - про раскорячили мембрану...

Ну посмотрите мои смылки. Там несколько другие формулы. Причем четкотговорится, что описание процесса молекулярной селекции имеет несколько теорий, так или иначе кореллирующих с практикой. Ваш график относится к производительности мембраны. Формулу вот приводу по всем ьрем паоаметрам иембраны. И в формуле расчета селективности значение давления находится в делителе тоже. .

[Abelavin]

В общем у меня не ноль)))
После всех перипетий, имею 3 мембраны и 2 насоса, зажатый слив, ТДС обычно у меня 1. Хотя установка и выдавала иногда 0 (это уточнение для любителей "высокоселективных" "брендовых" мембран) ! После первой стадии тдс 4-5, хотя можно наверно открыть слив и сделать 3-4.
Я это связываю в первую очередь с тем, что мембрана не все вещества одинаково фильтрует и в разные периоды времени в исходной воде различное содержание веществ.
Что измерять тдс кетайщиной, что тыкать в нее типа крутым мультиметром - это всё не серьезно, гадание на кофейной гуще. Нужно проводить нормальный анализ воды и уже на основе этих данных делать выводы.

Разожмите слив - посмотрите на результат. И давление упадет и тдспоменьше станет.

[SergeyL]

Сергей, вот специально для тебя. 

Антон, а как ты думаешь, что лучше, концентрат со второй ступени или пермеат ?

Я вот считаю что если на входе второй ступени ТДС 12, то пермеату с ТДС 00 место в канализации, а концентрат с ТДС 24 самое то, что надо.

Долой обратный осмос, да здравствует прямой ))

 

Лошадь пошла поперек борозды... )))

[zubrikon]

Антон, в приведенной мной ссылке (которую изначально привел Сергей) за графиком с производительностью идет график селективности - зависимость от давления.

В этой же статье в параграфе 10 хорошие графики - Зависимость задерживающей способности ® и удельной производительности (G) ацетатцеллюлозной мембраны от концентрации поваренной соли в исходном растворе. При повышении концентрации соли в исходном растворе производительность мембраны падает, но никак не наоборот.

Про увеличить слив)) Вот я  столько времени и воды на эти эксперименты, замеры потратил... Куб наверно точно слил... Вот не понижался тдс при адекватном на мой взгляд увеличении слива в приемлемый промежуток времени.

Не, ну если совсем рестриктор открыть и ждать промывки полчаса - может что-то и уменьшилось бы... Может быть... Но это же вторая ступень с 5тдс на входе!!!

 

Ради справедливости стоить сказать, что в той же статье в версии 2009:

Сверхчистая вода

          Известно, что в некоторых отраслях промышленности особые требования предъявляются к качеству воды, которым не отвечает даже питьевая вода. Из воды должны быть удалены ионы, бактерии, органические вещества и любые загрязнения в коллоидном состоянии в максимально возможной степени, и для этой цели часто использу­ются мембранные процессы. Это типичный пример, когда один мем­бранный процесс не дает продукта требуемого высокого качества и необходима комбинация процессов (гибридные процессы). При про­ектировании процесса разделения необходимо знать требования к конечному продукту. В этом случае важными параметрами, характеризующими чистоту воды, являются электропроводность, об­щий органический углерод (ООУ), а также число частиц и бактерий в единице объема.
Для получения воды необходимого качества для таких производств используется гибридная сепарационная система: комбинация обратного осмоса и ионного обмена или обратного осмоса и электродеионизации.

[Abelavin]

Антон, а как ты думаешь, что лучше, концентрат со второй ступени или пермеат ?
Я вот считаю что если на входе второй ступени ТДС 12, то пермеату с ТДС 00 место в канализации, а концентрат с ТДС 24 самое то, что надо.
Долой обратный осмос, да здравствует прямой ))

Лошадь пошла поперек борозды... )))

Не понял ничего, но чувствую подвох и сарказм. Поясни.

[SergeyL]

Не понял ничего, но чувствую подвох и сарказм. Поясни.

Да нет тут подвоха )

Если некоторые вещества типа легкой органики на ура пролетают через мембрану, то пусть и летят в унитаз,

Получим, первая ступень удалит соли, вторая удалит легкие загрязнения.

звучит абсурдно конечно )

[Abelavin]

Антон, в приведенной мной ссылке (которую изначально привел Сергей) за графиком с производительностью идет график селективности - зависимость от давления.
В этой же статье в параграфе 10 хорошие графики - Зависимость задерживающей способности ® и удельной производительности (G) ацетатцеллюлозной мембраны от концентрации поваренной соли в исходном растворе. При повышении концентрации соли в исходном растворе производительность мембраны падает, но никак не наоборот.
Про увеличить слив)) Вот я столько времени и воды на эти эксперименты, замеры потратил... Куб наверно точно слил... Вот не понижался тдс при адекватном на мой взгляд увеличении слива в приемлемый промежуток времени.
Не, ну если совсем рестриктор открыть и ждать промывки полчаса - может что-то и уменьшилось бы... Может быть... Но это же вторая ступень с 5тдс на входе!!!

Ради справедливости стоить сказать, что в той же статье в версии 2009: Сверхчистая вода
Известно, что в некоторых отраслях промышленности особые требования предъявляются к качеству воды, которым не отвечает даже питьевая вода. Из воды должны быть удалены ионы, бактерии, органические вещества и любые загрязнения в коллоидном состоянии в максимально возможной степени, и для этой цели часто использу­ются мембранные процессы. Это типичный пример, когда один мем­бранный процесс не дает продукта требуемого высокого качества и необходима комбинация процессов (гибридные процессы). При про­ектировании процесса разделения необходимо знать требования к конечному продукту. В этом случае важными параметрами, характеризующими чистоту воды, являются электропроводность, об­щий органический углерод (ООУ), а также число частиц и бактерий в единице объема.
Для получения воды необходимого качества для таких производств используется гибридная сепарационная система: комбинация обратного осмоса и ионного обмена или обратного осмоса и электродеионизации.

Да, я смотрел эти графики. Вчера уже вынужден был скачать первоисточники. Изучаю . Там совсем не прозрачно момент именно селективности описан. И в уравнении, которое я приводил, больше имеют значения коэффициентов а1 и а2. А они зависят от типа раствора и типа мембраны. Где то линейная зависимость, гдето эффект обжима описывается как повышающий селективность. Причем разового достаточно. Мутная тема.
А вот производительность растет логарифмически от давления и здесь все однозначно. Правда все опять забывают про третий параметр - скорость промывки воды, что бы получить максимальную селективность. Иначе эффект поверхностной гидратации убивает селективность и производительность вместе. Вот и получается, что для нас лучше всего повышать оба показателя. И давление и обьем сливаемого дренажа. Но опять же в неком коридоре значений, который зависит от разности концентраций солей. И тут вторая ступень очень из стандарта выбивается. Слишком мала дельта солей.

[yukr]

Да нет тут подвоха )

Если некоторые вещества типа легкой органики на ура пролетают через мембрану, то пусть и летят в унитаз,

Получим, первая ступень удалит соли, вторая удалит легкие загрязнения.

звучит абсурдно конечно )

Не целесообразней ли эту самую органику отсекать в предварительных фильтрах с углём? Он-то(наверное любой) адсорбирует широкий спектр молекул, а мембрана, я подозреваю, более разборчива в том, что пропустить, что нет, причём разборчивость, должно быть, зависит от её типа и бренда.

[DNK]

Уголь по определению куда как "разборчивее" мембраны, потому что у него поры ГОРАЗДО больше. Уголь нужен чтобы "липкую" органику поглотить до мембраны.

[yukr]

Я правильно понял вашу мысль так, что уголь пропускает гораздо больше органики, чем мембрана?

Адсорбция, в т.ч. на угле - не отсеивание как на вульгарном сите - "застряло/проскочило", размер пор тут играет далеко не первую роль.

"Преимущественно на величину адсорбции влияют силы Ван-дер-Ваальса, а так же силы электростатического притяжения. Кроме того, имеет значение и сродство между молекулами, например, ароматическими углеводородами и углеродом"; " В равновесном состоянии молекулы, адсорбированные на поверхности, постоянно меняются местами, что в определенном приближении описывается законом Фрейндлиха" https://nomitech.ru/...y_adsorbentov/ ("навскидку"). 

[Abelavin]

Да нет тут подвоха )
Если некоторые вещества типа легкой органики на ура пролетают через мембрану, то пусть и летят в унитаз,
Получим, первая ступень удалит соли, вторая удалит легкие загрязнения.
звучит абсурдно конечно )

Насчет органики есть сомнения, что пролетают. В этих жутких книжках всякие мембраны описаны, вплоть до газовых и жидких. Но по ацетатной и полиамидной точно указано только по фенолу. Его они не ловят практически. Но фенол углем поглощается вроде. Вот почему есть мысля ставить уголь хороший после смолы. Поправь если неправ.

[DNK]

Я правильно понял вашу мысль так, что уголь пропускает гораздо больше органики, чем мембрана?

Органика - очень широкое понятие. Но органику с большим размером молекул мембраны селектируют отлично. А вот с углем - вы правы, там не простое сито Но "сито" мембраны еще более непростое и некоторые виды органики, той самой, что я назвал липкой, нарушают функционирование мембраны весьма сильно.

[yukr]

.............

Что есть "липкая органика"?

[yukr]

... Вот почему есть мысля ставить уголь хороший после смолы. ....

Если его нет на предварительных ступенях.(Что не правильно, принимая во внимание соединения хлора в водопроводной воде и упомянутую DNK "липкую органику").