Міністерство освіти і науки України Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»

Устаткування мембранної та холодильної техніки

Дослідження очищення води на установці зворотнього осмосу Методичні вказівки

до проведення науково-дослідної роботи

для студентів спеціальності

.090220 «Обладнання хімічних виробництв

і підприємств будівельних матеріалів»

Київ

НТУУ «КПІ»

2010

Устаткування мембранної та холодильної техніки. Дослідження очищення води на установці зворотнього осмосу [Текст] : метод, вказівки до проведення науково-дослідної роботи для студ. спец. 8.090220 «Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів» / Уклад. С.В.Сидоренко. - К.: НТУУ «КПІ», 2010. -13 с.

Затверджено на засіданні кафедри машин

та апаратів хімічних і нафтопереробних виробництв

(Протокол № від р.)

Навчальне видання

Устаткування мембранної

та холодильної техніки

Дослідження очищення води на установці

зворотнього осмосу

Методичні вказівки

до проведення науково-дослідної роботи

для студентів спеціальності

.090220 «Обладнання хімічних виробництв

і підприємств будівельних матеріалів»

Укладач Сидоренко Сергій Вікторович, канд.техн.наук, доц..

Відповідальний

редактор

Рецензент

За редакцією укладача

Надруковано з оригінал-макета замовника

Підп. до друку 19.12.2008. Формат 60х84 1/6. Папір офс. Гарнітура Times.

Спосіб друку - ризографія. Ум. друк, арк. 0,70. Обл.-вид. арк. 1,16. Наклад 100 пр. Зам № 8-344.

НТУУ «КПІ» ВПІ ВПК «Політехніка»

Свідоцтво ДК № 1665 від 28.01.2004 р.

03056, Київ, вул. Політехнічна, 14, корп. 15

тел./факс (044) 241-68-78

Вступ

Зворотний осмос — процес, який полягає в фільтрації розчинів під тиском через напівпроникні мембрани, що пропускають розчинник і затримують молекули або іони розчинених речовин. В основі методу лежить явище осмосу — самочинного переходу розчинника крізь напівпроникну мембрану в розчин до досягнення рівноваги. Тиск, при якому воно встановлюється, називається осмотичним.

Осмотичний тиск — це надлишковий, гідростатичний тиск розчину, що перешкоджає дифузії розчину через мембрану, обумовлений відмінністю значень хімічного потенціалу розчинника по обидві сторони мембрани. Якщо зі сторони розчинника прикласти тиск, який перевищує осмотичний, то перенос розчинника буде відбуватись в зворотньому напрямі, що знайшло відображення в назві процесу „ зворотній осмос ”. Осматичні тиски розчинів можуть досягати десятків мегапаскалей. Робочий тиск в установках зворотнього осмосу повинен значно перевищувати осмотичний, оскільки їх продуктивність визначається рушійною силою процесу — різницею між робочим тиском і осмотичним.

Установки зворотного осмосу дають змогу очищати воду від кислих середовищ або колоїдних частинок з найменшими витратами енергії. Тому зворотній осмос у перспективі є основним способом очищення і знесолювання природних вод. У фармацевтичній промисловості зворотній осмос можна застосовувати для отримання ультрачистої води для приготування стерильних розчинів. У хімічній промисловості — для розділення азеотропних сумішей, нетермостійких речовин, зміщення рівноваги у хімічних реакціях шляхом видалення одного з продуктів реакції, концентрування розчинів. У біологіі — для фракціонування кровяної плазми та інших органічних речовин.

Однією з основних характеристик мембрани є селективність, що обумовлена наявністю на ній поверхневого шару зв’язаної води з пониженою розчинною здатністю, тому частинки, які розчиняються у воді, нерозчинні у поверхневому шарі. Діаметр пор мембрани підбирається таким чином, щоб він був менший за суму подвійної товщини поверхневого шару і діаметра гідратованого йона, тому останні будуть затримуватися порами. Чим значніше збільшується діаметр іона в результаті гідратації і чим товщий поверхневий шар води, тим більша селективність мембрани. Тому матеріал мембрани має бути леофільним.