ЭлБиб

ПИВО

НАПИТКИ

•

2009

ОБОРУДОВАНИЕ и УПАКОВКА

Рис. 1.

Схема очистки воды через

полупроницаемую мембрану:

ОСМ

—осмотическое давление

раствора;

—обратно-

осмотическое противодавление;

—концентрация воды слева

меньше, движение молекул идет

по градиенту концентрации,

разбавляя раствор справа,

что повышает давление, так

как удары молекул растворенного

вещества неуравновешенны;

—равновесие, концентрация

воды выравнялась, справа

создалось осмотическое давление

неуравновешенных молекул

растворенного вещества;

—справа приложили давление

(плотность упаковки молекул

воды повысилась), вода начала

идти по градиенту концентрации

влево, разбавляя воду и делая

ее более чистой, справа за счет

обеднения водой происходит

концентрирование примесей

Мембранные фильтры применяют-

ся на всех стадиях водоподготовки:

для механического фильтрования

(микрофильтры), обеззараживания

(ультрафильтры), умягчения и обес-

соливания, удаления органических

веществ (обратный осмос и нано-

фильтрация) и пр.

Мембранное разделение — это

процесс преимущественного отде-

ления определенного компонента

(компонентов) смеси при помощи

полупроницаемой мембраны, в ре-

зультате которого исходная смесь

разделяется на концентрат и пер-

меат. Концентрат образуют компо-

ненты, задерживаемые мембраной,

а пермеат (фильтрат, ультрафиль-

трат) — компоненты, проходящие

через нее.

В настоящее время на заводах

бродильной отрасли эксплуатиру-

ется более 150 установок обратного

осмоса. Это основной блок в систе-

мах заводской водоподготовки, обе-

спечивающий высокое качество тех-

нологической воды.

Способ мембранного разделения

смоделирован с биологических про-

цессов, происходящих в живой клет-

ке, оболочка которой — полупрони-

цаемая мембрана. Поэтому очищен-

ная вода в полной мере сохраняет

естественные свойства. С помощью

мембранных систем водоподготовки

удаляется до 99,9 % всех раство-

ренных веществ и до 100% микро-

флоры, при этом изменения состава

исходной воды практически не вли-

яют на стабильность параметров

очищенной воды. Разработанная

технология регулируемой демине-

рализации (кондиционирования)

позволяет получать очищенную во-

ду с любым солевым составом, при

этом его колебания не превышают

1,0%, а органолептические показа-

тели существенно выше, чем у воды,

полученной методом ионообмена.

Мембранный способ водоподготов-

ки дает ряд важных преимуществ

технологического и экономического

порядка:

• очищенная вода сохраняет свое

«естественное» качество;

• минеральный состав очищенной

воды, ее рН и соотношение основ-

ных микроэлементов можно ре-

гулировать в довольно широком

диапазоне, т.е. можно получать

технологическую воду с заданны-

ми свойствами;

• очищенная вода полностью осво-

бождается от микрофлоры, в том

числе от бактерий и вирусов;

• преимущественный график экс-

плуатации — непрерывный в ав-

томатическом режиме;

• мембранная система проектиру-

ется из расчета покрытия всех

технологических нужд производ-

ства.

Сейчас мембранные системы водо-

подготовки применяются практиче-

ски во всех отраслях, потребляющих

очищенную воду, экономя при этом

более 99% химических реагентов.

Так, производство 20 м

/ч очищен-

ной воды при солесодержании ис-

ходной воды 250 мг/дм

ежегодно

потребляет не более 500 кг кислот-

ных рецептур и 600 кг щелочных ре-

цептур.

Несмотря на то, что осмотиче-

ский перенос впервые наблюдали в

XVIII в., до сих пор нет кинетической

теории, описывающей механизм это-

го процесса и количественно согла-

сующейся с экспериментальными

результатами.

Процесс очистки воды через полу-

проницаемую мембрану заключается

в следующем. В сосуд между пресной

и соленой водой помещали полупро-

ницаемую перегородку (мембрану),

которая способна пропускать воду

и задерживать ионы растворимых

в воде солей. Для установления тер-

модинамического равновесия вода

начинает поступать в отсек с соленой

водой. Соль по размеру не проходит

через отверстия мембран и остается

в правой части сосуда (рис. 1). Через

некоторое время уровень пресной

воды станет заметно ниже уровня

солевого раствора. Разница уров-

ней после установившегося равно-

весия характеризует осмотическое

давление растворенного вещества.

Если в соленом растворе создается

давление, превышающее осмотиче-

ское, возникает перетекание моле-

кул пресной воды в направлении,

обратном ее естественному дви-

жению. Вода из раствора начинает

перетекать через перегородку в пре-

сную воду, соленая вода становится

более концентрированной, жидкость

за перегородкой обогащается водой

(концентрация солей за счет разбав-

ления снижается) и становится бо-

лее чистой. Такой процесс известен

под названием обратного осмоса.

Обычная вода имеет осмотиче-

ское давление около 3 атм. Осмоти-

И.Л.Славская

,канд.техн.наук,доц.;

С.Ю.Макаров

,канд.техн.наук,доц.;

Е. В. Ильина

, канд. техн. наук, доц.

Московский государственный университет технологий и управления

Современное мембранное

фильтрование воды

УДК 663.63.067

Ключевые слова:

ингибиторы, мембранные

фильтры, ситовое разделение

Вода

ОСМ

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека