Показатель концентрации ионов водорода (рН среды)

Селективность мембран при обратноосмотическом разделении растворов электролитов минимальна при рН 5…6. Для растворов многовалентных солей, а также для растворов электролитов достаточно высокой концентрации заметного влияния рН на селективность φ мембран не обнаружено. Установлено, что проницаемость высокоселективных мембран по растворителю с изменением рН в процессе ультрафильтрации практически не изменяется. В то же время проницаемость мембраны по белку очень сильно зависит от рН. Рез­кое увеличение селективности ср в области рН 9...10, по-видимому, обусловлено увеличением ассоциации молекул белка вблизи изоэлектрической точки. Подъем кривых в области значения рН < 7, вероятно, связан с увеличением взаимного притяжения молекул белка с избыточным положительным зарядом и поверхности мембраны, имеющей небольшой отрицательный заряд.

Природа и состав растворенных веществ

На селективность и в значительной степени на проницаемость мембран определяющее влияние оказывает природа растворенных веществ. Ученым Ю. И. Дытнерским были сформулированы следующие принципы разделения растворов веществ различной природы:

- неорганические вещества (электролиты) задерживаются мембранами лучше, чем органические той же молекулярной массы;

- среди родственных соединений лучше задерживаются вещества с большей молекулярной массой;

- вещества, которые могут образовывать связь с мембраной, задерживаются мембраной тем лучше, чем менее прочна эта связь.

Conclusion

Основными характеристиками мембран являются производительность (G) и селективность (R или φ)

На протекание мембранных процессов и их характеристики (G, R) оказывают влияние условия проведения фильтрования, а именно: рабочее давление, температура обрабатываемой воды, конверсия (степень отбора пермеата), исходная концентрация растворенных веществ, а также сопутствующие всем мембранным процессам поляризационные явления.

Наибольшее значение для процесса имеет приложенное к мембране давление.

Для каждой системы «мембрана-раствор» существует некоторое критическое давление, выше которого удельная производительность больше не растет.

Отдельно следует отметить поляризационные явления и их негативное влияние на мембранное фильтрование.

Поляризационные явления наблюдаются во всех мембранных процессах и сопровождают все процессы разделения. Со временем концентрация накапливающихся у поверхности мембраны растворенных веществ может стать очень высокой и вызывать образование слоя геля. Этот гелеподобный слой (даже очень тонкий) создает огромное дополнительное сопротивление потоку исходной жидкости, порой приводящее к полному прекращению процесса разделения. Такое явление весьма характерно для высокомолекулярных органических веществ (например, для растворов белков). Особенностью возникновения гелеподобных отложений на поверхности мембраны можно считать процесс выпадения в осадок на поверхности мембран некоторых малорастворимых солей в результате их концентрирования у поверхности мембраны. С такими явлениями чаще всего сталкиваются при обратноосмотической фильтрации солоноватых вод из глубоких артезианских скважин (отложения малорастворимых солей кальция, магния (например, карбонатов или сульфатов)).

КП и ГП – во всех случаях являются негативным явлениями, сопровождающими процесс мембранного разделения, но это явления обратимые и стационарные. Для снижения их влияния разработаны и применяются различные методы (физическая, химическая обработка и т.д.), но в любом случае удельная производительность мембраны после формирования слоя КП и ГП

Наряду со многими достоинствами и положительными явлениями обратного осмоса, к недостаткам метода можно отнести следующие [факторы]:

1) Процессы проводятся в условиях высокого давления (десятки атмосфер), что приводит к необходимости установки специальных уплотнителей и ряду отдельных трудностей при производстве мембран (каких?);

2) Всем мембранным процессам свойственны явления концентрационной поляризации, некоторым – явление гелевой поляризации;

3) При применении мембранных процессов на производстве существует серьезная проблема утилизации концентратов (при рабочем процессе) и отработанных регенерационных растворов (при восстановлении сепарационных свойств мембран)

Part 2 Glossary

Concentrate flow, feed flow, membrane, membrane element, spiral-wound membrane element, hollow-fiber membrane element, membrane process, membrane technology, flow balance, module, pressure vessel, stage, pass, rack, skid, permeate flow, reject flow, solute rejection, silt-density index