Статья:

Очистка обратноосмотической мембраны ПАВ ультразвуком

Конференция: LXXXIV Студенческая международная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Мантуров С.А. Очистка обратноосмотической мембраны ПАВ ультразвуком // Молодежный научный форум: электр. сб. ст. по мат. LXXXIV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 15(84). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_interdisciplinarity/15(84).pdf (дата обращения: 19.04.2021)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Очистка обратноосмотической мембраны ПАВ ультразвуком

Мантуров Сергей Александрович
студент, Московский политехнический университет, РФ, г. Москва
Ермакова Лидия Сергеевна
научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, Московский политехнический университет, РФ, г. Москва
Кудрявцева Юлия Сергеевная
научный руководитель, преподаватель, Московский политехнический университет, РФ, г. Москва

 

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

 

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].

Во время проектировки установок обратного осмоса методы предочистки обрабатываемого раствора и методы очистки мембран от загрязнений обязаны выбираться в такой совокупности, чтобы максимально обеспечить минимальную цену процесса разделения. Экономия на предочистке постоянно приводит к повышению расходов на промывку мембран. На данный момент лучше всего применять именно очистку мембраны ультразвуком, так как она будет обходиться дешевле примерно на 40%.

Важнейшим преимуществом УЗ считается исключение применения серной кислоты, щелочи, ингибиторов и отсутствие необходимости в обращении с этими веществами. Внедрение такой технологии очистки фильтрата поможет увеличить безопасность полигонов для окружающей среды.

Проведенные опытно-конструкторские технологии технико-экономические расчеты отобразили, что выбранная для достижения норматива схема с разделением потоков тут самая экономичная.

За счет УЗ может применяться модернизация действующих новых схем очистки фильтрата, которые включают блоки обратного осмоса и ультразвуковой очистки мембран. На данный это решение также будет реализовано в пределах определенного проекта. Установка, в основании которой закладывается технология обратного осмоса, поможет реализовать очистку сточных вод от дегидратора и фильтрата, формирующихся при обезвоживании иловых осадков, тем самым помогая обеспечить результативную и постоянную эксплуатацию нарушенного комплекса.

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. 

 

Список литературы:
1. Андрианов А.П., Первов А.Г. Методика определения параметров эксплуатации ультрафильтрационных систем очистки природных вод. // Критические технологии. Мембраны. 2003. №2 (18). 
2. Андрианов А.П., Первов А.Г. Оптимизация процесса обработки воды методом ультрафильтрации. // Водоснабжение и сан. техника. 2003. №6, стр.7-9. 
3. Flemming H. C., Schaule G., Investigation on biofouling of reverse osmosis and ultrafiltration membranes. Part 2, Analysis and removal of surface films. Vom Wasser 73, 1989, p.287-301. 
4. Pasmore M., Todd P., Smith S., Baker D., Silverstein J., Coons D., Bowman C.N. Effects of ultrafiltration membrane surface properties on Pseudomonas aeruginosa biofilm initiation for the purpose of reducing biofouling. // J. Membrane Science. 2002. V. 194, p. 15-32.