Баромембранные процессы

Обратный осмос. Процесс заключается в фильтровании растворов под давлением, превышающим осмотическое, через полупроница­емые мембраны, пропускающие растворитель и задерживающие молекулы либо ионы растворенных веществ. В основе описываемого метода лежит

Рис. 24-3. Схемы (a - в) массопереноса через мембрану ( - осмотическое давление):

а – осмос; б – равновесие; в – обратный осмос

явление осмоса-самопроизвольного перехо­да растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор (рис. 24-3, а) до достижения равновесия (рис. 24-3, б). Давление, при котором оно устанавливается, называется осмотическим. Если со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотиче­ское (рис. 24-3, в), то перенос растворителя будет происходить в обратном направлении, что нашло отражение в названии процесса «обратный осмос».

Осмотические давления растворов могут достигать десятков мегапаскалей. Рабочее давление в обратноосмотических установках должно быть значительно больше, поскольку их производитель­ность определяется движущей силой процесса – разностью между рабочим давлением и осмотическим. Движущую силу АР обратного осмоса в случае применения идеально селективной мембраны (т. е. при = 100%) определяют разностью рабочего давления Р и осмо­тического давления я₃ разделяемого раствора у поверхности мембраны, т. е.

(24.3)

Так как мембраны не обладают идеальной селективностью

и наблюдается некоторый переход через них растворенного вещест­ва, при расчете движущей силы учитывают осмотическое давление ₂ пермеата:

(24.3а)

Однако определение величины осмотического давления у поверхности мембраны ₃ часто затруднительно, обычно его прирав­нивают к осмотическому давлению ₁ в разделяемом растворе, т. е. .

По капиллярно-фильтрационной модели селективной прони­цаемости на поверхности и внутри пор лиофильной мембраны (рис. 24-4), погруженной в раствор электролита, образуется поверх­ностный слой связанной воды толщиной t_c. Связанная вода имеет пониженную растворяющую способность, поэтому ее присутствие в порах мембраны - одна из основных причин того, что ионы (или