Ультрафильтрация воды

Технология фильтрования жидкого раствора через мембрану с целью очистки его от примесей, основанная на разности величин молекулярной массы очищаемой жидкости и растворенных в ней присадок получила название ультрафильтрации.

Отделение загрязняющего осадка при этом происходит благодаря разности давлений на поверхность мембраны с одной ее стороны и с другой. В результате молекулярные химические соединения, от которых необходимо избавить загрязненную смесь, остаются с «лицевой» стороны фильтра, не проходя мембрану и, соответственно, не попадая в чистую жидкость.

Условия для эффективной очистки

По сути, ультрафильтрация во многом напоминает часто используемую методику обратного осмоса – но не является ею. При ультрафильтрационном способе очистки жидкость, имеющая молекулярную структуру, взаимодействует с полимерной, но так же молекулярной поверхностью мембраны.

Преодолеть силу этого взаимодействия и сопутствующую силу трения можно с помощью создания разницы давлений по обеим сторонам мембраны – без такого перепада метод работать не будет.

Необходимость соблюдения давления

Величина давления зависит от химического состава фильтруемой жидкости, для воды она варьируется от 0,3 до 1 МПа. Превышать это значение категорически не рекомендуется – такая «модернизация» значительно снижает эффективность фильтрующей мембраны и, соответственно, фильтрационной установки. Происходит это по следующим причинам:

• ощутимо уменьшается диаметр имеющихся в мембране пор;

• мембрана приобретает более плотную структуру;

• фильтрационные характеристики мембраны «уходят» в худшую сторону;

• ухудшение характеристик нарастает лавинообразно.

В итоге – степень очистки жидкости сперва понижается, а затем и вовсе обнуляется.

Достоинства ультрафильтрации

Популярность технологии ультрафильтрации, считающейся передовой среди других технологий, обусловлена не только высочайшим качеством очистки. Дело еще и в том, что при этом методе не происходит ни термического, ни химического воздействия на очищаемую жидкость, и ее физическая структура не изменяется.

В отличие от, например, технологии флотации, ультрафильтрационный способ очистки может использоваться для требовательных к температурным условиям растворов.

Есть и другие плюсы у такого метода фильтрации:

• высокая эффективность;

• минимальная энергозатратность;

• сопутствующее процессу сильное умягчение воды;

• возможность восстановления содержащихся в загрязненном растворе ценных компонентов;

• одинаковая эффективность при отсеивании как неорганических, так и органических соединений.

Требования к мембране

Качество фильтрования сильно зависит от прочности мембраны – это принципиальный момент для установок ультрафильтрации. Однако при правильном подборе комплектующих такой фильтр может использоваться для очистки даже природных вод, весьма богатых микроорганизмами и органикой типа ила. Эффективная очистка от химических элементов вроде бария или стронция может производиться при использовании «шунтинг-фильтра».

Очистка от сложных примесей

Благодаря своим несомненным достоинствам ультрафильтрация широко применяется практически во всех отраслях промышленности. И чаще всего – в качестве «контрольного» фильтра тонкой очистки, работающего после «прогона» загрязненной жидкости через грубые зернистые и волокнистые очистители. Полимерная мембрана дает возможность отсеивать из раствора попавшие в него после очистки в сорбционных и ионообменных установках волокна и иные твердые частицы.

Для ультрафильтрационных установок, в отличие от несильно уступающих им по эффективности AG-фильтров, совершенно некритичен диапазон рабочих температур. Они отлично справляются с очисткой, например, сточных вод от продуктов нефтепереработки – достаточно установить в качестве фильтрующего элемента ацетатцеллюлозную мембрану с соответствующим размером пор.