частицы загрязнения с пщраткой оболочкой

мембрана

Поверхностный спои адсорбированных молекул воды

Рис.4.10. Схема механизма обратного осмоса.

Наибольшее распространение получили мембраны из ацетилцеллюлозы, устойчивые при давлениях до 10 МПа, температурах 0-30 °С, pH 3-8. При 50 °С ацетилцеллюлозные мембраны разрушаются. Наиболее перспективными являются мембраны марки УАМ для ультрафильтрации и марки МГА для гиперфильтрации. За рубежом, в частности в Великобритании, распространены три основных типа материалов мембран: разновидности ацетата целлюлозы, полиамидный полимер и сложные композиционные мембраны, представляющие собой тонкие пленки полиамида, накладываемые на пористый полимерный субстрат, например полисульфон. При очистке промышленных стоков гальванических производств используются

206

мембраны на основе акрилового сополимера с добавлением найлона для придания прочности. Мембраны из ацетата целлюлозы и композиционные мембраны, как правило, применяются в виде плоских листов, тогда как полиамидные мембраны - в виде тонких полых волокон.

Процесс мембранного разделения зависит от давления, гидродинамических условий и конструкции аппарата, природы и концентрации загрязнений в сточных вод, а также от температуры. Увеличение концентрации раствора приводит к росту осмотического давления растворителя, повышению вязкости раствора и росту концентрационной поляризации, т.е. к снижению проницаемости и селективности.

Обратный осмос рекомендуется использовать при следующей концентрации стоков: для одновалентных солей - не более 5-10 %; для двухвалентных - 10-15 %; для многовалентных - 15-20 %. Для уменьшения влияния концентрационной поляризации организуют рециркуляцию раствора и турбулизацию прилегающего к мембране слоя жидкости, применяя мешалки, вибрационные устройства и увеличение скорости движения жидкости вдоль поверхности мембраны.

С повышением давления удельная производительность мембран увеличивается, так как растет движущая сила процесса. Однако при высоких давлениях происходит уплотнение материала мембран, что вызывает снижение проницаемости, поэтому для каждого вида мембран устанавливают оптимальное рабочее давление.

С ростом температуры уменьшаются вязкость и плотность раствора, что способствует росту проницаемости. Однако при этом повышается осмотическое давление, которое уменьшает проницаемость. Кроме того, при повышении температуры начинается усадка и стягивание пор мембраны (что приводит к уменьшению проницаемости), а также возрастает скорость гидролиза материала мембраны, сокращая срок ее службы.

Наиболее частые нарушения в работе мембран происходят из- за их гидролиза, кольматации (засорения) пор, бактериального воздействия или уплотнения мембранного материала.

Аппараты для ультра- и гиперфильтрации подразделяются по способу укладки мембран на четыре типа: фильтр-пресс с плоскопараллельными фильтрующими элементами; с рулонными

207

или спиральными фильтрующими элементами; с мембранами в виде полых волокон.

Рис.4.11. Принципиальная схема ультра- и гиперфильтрации (обратного осмоса):

I-накопитель стоков, 2-насос, 3-механический фильтр, 4-накопитель стоков и концентрата 2-ой ступени, 5-обратноосмотический аппарат 1-ой ступени, 6- накопитель фильтрата 1-ой ступени, 7-обратноосмотический аппарат 2-ой ступени.

Наибольшее распространение для очистки сточных вод гальванических производств получили двухступенчатые установки типа УГОС-1 и УГОС-2. На первой ступени происходит концентрирование сточных вод, полученный концентрат возвращается в производство. На второй ступени проводят дополнительную очистку фильтрата первой ступени.

Производительность установки УГОС-1 по фильтрату на первой и второй ступенях составляет соответственно 95 и 70 л/ч, для установки УГОС-2 производительность составляет для первой ступени 630 л/ч, для второй ступени 450 л/ч. На рис.4.11, представлена принципиальная схема ультра- и гиперфильтрации (обратный осмос).

208

7. Метод электролиза, в том числе на объемно-пористых электродах

Электролиз является эффективным методом извлечения тяжелых, цветных, благородных и драгоценных металлов, в первую очередь Au, Ag, Си, Ni, Zn, Cd из разбавленных растворов электролитов. Катодное восстановление металлов происходит по схеме:

Ме^п+ + пе- -» Ме°.

Эффективность процесса существенно зависит от массопереноса, концентрации ионов металлов, плотности тока. В последнее время широкое практическое применение нашел электролиз на объемно-пористых электродах, позволяющий эффективно извлекать металлы из сильноразбавленных растворов электролитов - промывных вод.

Установки для электрохимической регенерации типа ЭУ-1М обеспечивают извлечение цветных и благородных металлов из промышленных растворов и сточных вод с исходной концентрацией 0,02-2,0 г/л до остаточной концентрации менее 0,1 мг/л. Используются объемно-пористые электроды из волокнистых углеграфитовых материалов, сквозь поры которых прокачивается обрабатываемый раствор. Катодные и анодные камеры проточного кассетного типа, электродные пространства разделены ионообменными мембранами. Высокоразвитая реакционно­активная поверхность катодов позволяет увеличить производительность электролиза более, чем в 100 раз по сравнению с аппаратами с плоскими и пластинчатыми катодами при практически равных габаритных размерах. На рис.4.12 представлена принципиальная схема электролитической очистки.

При циркуляции раствора сквозь объем электрода металл осаждается на углеграфитовом катоде. Электроды с осажденным металлом могут использоваться в качестве растворимых анодов в ванне нанесения покрытий. Электролизер может устанавливаться рядом с ванной улавливания или многоступенчатой каскадной ванной промывки. В этом случае наиболее экономически целесообразной концентрацией ионов тяжелых цветных металлов является 0,1-0,5 г/л.

209