Обзор статьи

Оценка селективности обратноосмотических мембран при разделении бинарных растворов хлоридов натрия

УДК: 

66.081.6

DOI: 

10.23968/1999-5571-2022-19-3-110-119

Страницы: 

110-119

Аннотация: 

Производители фильтрующих мембран обратного осмоса сопровождают свои изделия компьютерными программами, которые позволяют проводить технологические оценочные расчеты для растворов с разной концентрацией примесей. В описании к программам не рассматриваются компьютерные методы и алгоритмы, необходимые для расчета транспортных потоков. Следовательно, оценить селективность обратноосмотических ступеней мембран не представляется возможным. Разработка компьютерных алгоритмов и методик, оценивающих работу установок обратного осмоса с учетом внешних и внутренних параметров, является важной практической задачей. В статье рассмотрены процессы обратного осмоса в установках с мембранной фильтрацией, связанные с очисткой воды, обогащенной солью. Представлены физические механизмы очистки, показано, что разность между рабочим и осмотическим давлениями играет ведущую роль в этом механизме. Очистка мембраной воды, обогащенной солью, сопровождается диффузионными потоками солевой компоненты раствора. Моделируется процесс обратного осмоса, в котором соленая вода под высоким давлением подается в камеру с мембраной, проницаемой только для воды. Выходящий поток пермеата представляет собой чистую воду низкого давления, а поток ретентата представляет собой воду, обогащенную солью. В качестве исходных параметров задается перепад давления на мембране, массовая доля соли на входе и скорость потока. Увеличение скорости перемешивания снижает концентрационную поляризацию на входной стороне мембраны и увеличивает поток воды через мембрану.

Список цитируемой литературы: 

  1. Bodalo-Santoyo A., Gomez-Carrasco J. L., Gomez-Gomez E., Maximo-Martin F., Hidalgo-Montesinos A. M. Application of reverse osmosis membrane to reduce pollutants present in industrial waste water // Desalination, 2003, Vol. 155, pp. 101-108

  2. Bodalo-Santoyo A., Gomez-Carrasco J. L., Gomez-Gomez E., Maximo-Martin M. F., Hidalgo-Montesinos A. M. Spiral wound membrane reverse osmosis and the treatment of industrial effluents // Desalination, 2004, Vol. 160, pp. 151-158

  3. S. Lee, M. Elimelech, C.Booa, S. Honga.Comparison of fouling behavior in forward osmosis (FO) and reverse osmosis (RO) // Journal of Membrane Science, 2010, Vol. 365, pp. 34-39

  4. Schutte F. C. The rejection of specific organic compounds by reverse osmosis membranes // Desalination, 2003, Vol. 158, pp. 285-294

  5. Bellona C., Drewes J. E., Xua P., Amy G. Factors affecting the rejection of organic solutes during NF/RO treatment-a literature review // Water Res., 2004, Vol. 38, pp. 2795-2809

  6. Dreizin Y., Tenne A., Hoffman D.Integrating large scale seawater desalination plants within Israel’s water supply system // Desalination, 2008. Vol. 220, pp. 132-149

  7. Chian, E., Bruce, W., Fang, H. Removal of Pesticides by Reverse Osmosis // Environmental Science and Technology, 1975, Vol. 9, 364

  8. Wang Z., Deshmukh A., Du Y., Elimelech M. Minimal and zero liquid discharge with reverse osmosis using lowsalt-rejection membranes. Water research, 2020, March1; 170:115317 //doi: 10.1016/j.watres.2019.115317

  9. Fengrui Y., Zhi W., Fanglei Y., Jixiao W. Progress in separation of monovalent/divalent inorganic salt solutions by nanofiltration. CIESC Journal, 2021, Vol. 72, Issue (2): pp. 799-813 //doi: 10.11949/0438-1157.20200570

  10. Marchetti P., Jimenes M., Solomon F., Szekely G., Livingston A. Molecular Separation with Organic Solvent Nanofiltration: A Critical Review. ACS Publications // Chem. Rev., 2014, Vol. 114, №21, pp. 10735-10806 //doi.org/10.1021/cr00006j

  11. Van Linden N., Shang R., Stockinger G., Heijman B., Spanjers H. Separation of natural organic matter and sodium chloride for salt recovery purposes in zero liquid discharge // Water Resources and Industry, 2020, Vol. 23, June 100117 //doi.org/ 10.1016/j.wri.2019.100117

  12. Pervov A. G., Andrianov A. P., Efremov R. V., Golovesov V. A. New Technique for Reducing Reverse Osmosis Concentrate Discharge // Membranes and Membrane Technologies, 2021, Vol. 3, №3, pp. 178-185

  13. Pervov A. G., Shirkova T. N., Tikhonov K. V. Design of reverse osmosis and nanofiltration membrane techniques to treat landfill leachates and increase recoveries // Membranes and Membrane Technologies, 2020, Vol. 2, № 5. pp. 58-65

  14. Pervov A., Tikhonov K., Dabrowski W. Application of reverse osmosis to teat high ammonia concentrated reject from sewage sludge digestion // Desalination and Water Treatment.2018., Vol.110, pp. 1-9

  15. Keyikoglu R., Karatas O., Rezania H., Kobya M., Vatanpour V., Khataee A. A review on treatment of membrane concentrates generated from landfill leachate treatment processes // Separation and purification technology, Vol. 259, 15, March 2021, 118-182

  16. Senthilmurugan S., Gupta S.K. Separation of inorganic and organic compounds by using a radial flow hollow fiber reverse module // Desalination, 2006, Vol. 196: pp. 221-236

  17. Bellona C., Drewes J. E., Xua P., Amy G. Factors affecting the rejection of organic solutes during NF/RO treatment-a literature review // Water Res., 2004, Vol. 38, pp. 2795-2809

  18. Pozderivic, A., Moslavac T., Pichler A. Concentration of aqueous solutions of organic components by reverse osmosis II. Influence of transmembrane pressure and membrane type on concentration of different alcohol solutions by reverse osmosis //j. Food Eng., 2006, Vol. 77, pp. 810-817

  19. Moresi M., Ceccantoni B., Lo Presti S. Modeling of ammonium fumarate recovery from model solutions by nanofiltration and reverse osmosis //j. Membr. Sci., 2002, Vol. 209, pp. 405-420

  20. Murthy G. V. P., Choudhari L. B. Treatment of distillery spent wash by combined Uf and Ro processes // Global NEST Journal, 2009, Vol. 11, №2, pp. 235-240

  21. Kurihara, M., Harumiya, N., Kanamaru, N., Tonomura, T., and Nakasatomi, M. Development of the PEC-1000 Composite Membrane for Single-Stage Seawater Desalination and the Concentration of Dilute Aqueous Solutions Containing Valuable Materials // Desalination, 1981, Vol. 38, pp. 449

  22. Mane J. D., Modi S., Nagawade S., Phadnis S. P. and Bhandari V. M. Treatment of spentwash using modified bagasse and colour removal studies // Bioresource Technology, 2006, Vol. 97, pp. 1752-1755

  23. Измайлов Н. А. Электрохимия растворов. М.: Химия, 1976. 328 с

  24. Дытнерский Ю. И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. М.: Химия, 1986. 271 с

Ключевые слова: 

Полный текст (файл): 

PDF

Авторы: 

Шабалин В. В. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет Санкт-Петербург, Россия

Другие статьи авторов: 

Выпуск журнала

№ 3 (92) Июнь 2022