Очистка обратноосмотической мембраны от загрязнения пав ультразвуком

Аннотация. Обратноосмотические мембраны имеют простое и сложное устройство одновременно. Внимания требует такое понятие, как селективность обратноосмотической мембраны, представленная долей растворенного и задерживаемого вещества.  В статье рассмотрена очистка обратноосмотической мембраны от загрязнения ПАВ ультразвуком.

Ключевые слова: ПАВ ультразвук, обратноосмотическая мембрана, производительность, эффективность, очистка.

Процесс обратного осмоса сопровождается постепенным загрязнением мембран взвешенными частицами и недостаточно хорошо растворимыми соединениями.

В результате заметно снижается удельная производительность, а также показатели селективности.

С целью снижения скорости загрязнения производится коагуляция и осаждение, процедура песчаного фильтрования с доочисткой микрофильтром, подкисление рабочих растворов. Благодаря такому подходу удаётся существенно снизить вероятность активного оседания солей жёсткости и других загрязнений.

При этом нужно помнить, что в результате применения наиболее распространённых химических и гидродинамических методов чистки обратноосмотических мембран достаточно эффективно и максимально быстро восстанавливается их фильтрующая способность, но для выполнения работы по очистке требуется осуществлять периодическую остановку оборудования и прерывать важные технологические процессы[3].

Один из наиболее перспективных и очень интересных, но в то же время недостаточно хорошо изученных физических способов влияния на загрязнения, которые получают обратноосмотические мембраны, является сегодня метод, базирующийся на применении ультразвуковых механических колебаний. Следует отметить, что ультразвуковой диапазон наиболее активно используется в процессах, которые связаны с жидкими реагентами.

Именно в таких составляющих наблюдается появление специфического процесса под названием УЗ-кавитация с самыми максимальными энергетическими воздействиями. Согласно параметрам обработки, воздействие ультразвуковых колебаний существенно ускоряет процессы, представленные растворением и обезжириванием, дегазацией и измельчением, пропиткой и эмульгированием, экстрагированием, а также кристаллизацией и полимеризацией. Кроме прочего, предотвращается формирование накипи, гомогенизация и эрозивные изменения, появление химических и электрохимических реакций.

Немаловажное значение имеет увеличение выхода полезной продукции и получение разных дополнительных свойств, а также интенсификация технологических процессов[2].

Ключевые технологические свойства, характеризующие все процессы ультразвуковой очистки, заключаются в показателях производительности процесса, его продолжительности и итоговом качестве (прогнозируемом и получаемом по факту результате).

Уровень эффективности процесса очистки напрямую определяется несколькими наиболее важными параметрами, к числу которых можно отнести частоту и интенсивность ультразвуковых колебаний, а также физико-химические свойства применяемой моющей жидкости.

Нужно помнить, что любой раствор характеризуется строго определённой вязкостью, упругостью, поверхностным натяжением и так далее.

Кроме прочего на уровень эффективности очистки оказывают влияние внешние воздействия в виде температурного режима и присутствующего гидростатического давления. На сегодняшний день диапазоны оборудования, применяемого в ультразвуковой очистке, невероятно широки, поэтому достаточно активно используются, как относительно малые модули настольного типа, так и очень крупные промышленные устройства, которые имеют внушительный объём, часто достигающий несколько тысяч литров[1].

Непосредственно процесс ультразвуковой очистки сопровождается эффективным разрушением поверхностной загрязняющей плёнки, а также отслаиванием и активным удалением загрязнений, их эмульгированием и активным растворением.

Применяется самое современное техническое оснащение в виде электронных приборов контроля и измеряющего оборудования, данные с которого поступает на логические программируемые контроллеры. Благодаря надёжному и практичному интерфейсу обмена информационными данными с персональным компьютером, все поступающие с контрольных и измерительных приборов сведения строго записываются и должным образом обрабатываются.

Как показывает практика применения таких устройств, и результаты расчётно-теоретического анализа контролируемых процессов, разрушающих все концентрационные поляризационные слои загрязнения обратноосмотической мембраны, область параметров дополняется технически реализуемыми диапазонами амплитудных и частотных ультразвуковых воздействий. Именно такими немаловажными критериями, как диапазоны, обеспечивается максимально качественное и эффективное разрушение слоёв загрязнений. Экспериментальные наблюдения позволили установить, что к категории наиболее эффективных и высокопроизводительных сочетаний относится комплекс, включающий в себя ультразвуковое воздействие и физико-химические способы[4].

Очень важно грамотно подойти к вопросу выбора режима устранения загрязнений с мембран обратноосмотического типа при помощи ультразвукового воздействия. Как правило, применяется частота в пределах 12-24 кГц, при наличии амплитуды колебаний на уровне 1,0-5,0. По мнению многих специалистов, неоспоримое преимущество использования в очистке мембран обратного осмоса такого технологического решения представлено полным исключением применения в работе кислотных и щелочных моющих составов, а также высокотоксичных и других видов ингибиторов, что очень важно с точки зрения безопасности и экологической чистоты. Кроме прочего, необходимо отметить, что стандартные сроки эксплуатации обратноосмотических мембран в климатических условиях на территориях большинства регионов Российской Федерации не превышает одного сезона, поэтому применение в мероприятиях по очистке от загрязнений ультразвука является в настоящее время наиболее экономически целесообразным вариантом.