ЗВОРОТНИЙ ОСМОС У ПОЄДНАННІ З ІНШИМИ ФІЗИКО-ХІМІЧНИМИ МЕТОДАМИ ПРИ ЗНЕСОЛЕННІ СЛАБОМІНЕРАЛІЗОВАНИХ ВОД : Обратный осмос в сочетании с другими физико-химических методов ПРИ обессоливания слабоминерализованную ВОД

Краткое содержание

Аналіз науково-технічної та патентної літератури показує, що зворотний осмос інтен­сивно розвивається у світі, як у теоретичному, так і в прикладному напрямках. Проте, якщо в області його технологічного й апаратурного оформ-лення  у промислово розвинених країнах досягнуті значні успіхи, то механізм цього явища, незважаючи на велику кількість теоретичних робіт, досі  остаточ-но не визначений.

Відсутність єдиної точки зору відносно механізму зворотного осмосу обу­мовлена, насамперед, складністю цього процесу. Існуючі уявлення про меха­нізм зворотного осмосу засновані, головним чином, на експериментальних ре­зультатах традиційного дослідження впливу різних чинників на транспортні властивості напівпро­ник­них ацетилцелюлозних мембран, за допомогою яких він найчастіше реалі­зу­ється. Проте такий підхід не є достатнім, оскільки він за­снований на експе­ри­ментально-теоретичних узагальненнях результатів дослід-жень відносно обме­же­ного числа напівпро­никних мембран і до того ж мало зачіпає глибинні явища, що відбуваються на молекулярному рівні у мембранах. У зв¢язку з цим за об’єкти досліджень доцільно використовувати поряд з традиційними ацетатцелюлозними мембранами також  ДМ, які сформовані з різних органічних і неорганічних речовин у колоїдному стані та чутливіші до дії багатьох чинників.

Важливе значення має одер­жання інформації про різні фізико-хімічні властивості напів­проникних мембран і їх роль у процесі зворотного осмосу, проте в існуючих публікаціях така інформація досить обмежена. Необхідно також узагальнити результати зі встанов­лення нових закономірностей розділення розчинів зворотним осмосом,  спіль­них для напівпроникних мемб-ран різної хімічної природи. Це дозволить  обгрунтованіше використовувати фізико-хімічні узагальнення для розробки нових технологій. Зокрема, внаслідок загост­рення дефіциту чистої води, що намітився у південних і промислово розвинених областях України, виникла нагальна потреба у розробці технологій знесолення слабомінералізованих поверхневих і підземних вод  зворотним ос-мосом. Застосування зворотного осмосу у цих випадках обумовлене, насам-перед, еконо­мічними та екологічними міркуваннями.

 При знесоленні слабомінералізованих вод зворотним осмосом утворю-ються ретентати зі збільшеним солевмістом, які при їх скиданні у від­кри­ті водойми за континентальних умов можуть створювати серйозну за­грозу на­вко­лишньому середовищу. Тому при знесоленні слабомінералізованих поверх­невих і підземних вод виникає необхідність в їх комплексній переробці зво­ротним осмосом у поєднанні з іншими фізико-хімічними методами водо-очищення  з метою одержання чистої води та цінних речовин,  придатних для вико­ри­стання у народному господарстві. Дослідження,  проведені за останні де-ся­тиріччя в ІКХХВ ім. А.В. Думанського НАН України, свідчать про те, що комплексна переробка сла­бомінералізованих вод є найраціональнішим ви­рі­шен­ням проблеми в еколого-економічному відношенні.

Важливе значення для захисту навколишнього середовища має розробка технології маловідходного очищення промислових стічних вод від іонів важких ме­талів зворотним осмосом. Доцільність використання зворотного осмосу у цьому відношенні обумовлена, як його економічністю, так і можливістю очи-щення стічних вод від іонів важких металів до рівня, що дозволяє повторне вико­ри­стання очищених вод у замкнутих технологічних системах. Проте, якщо досяг­нення такого ступеня очищення стічних вод найефективнішими зворотно-осмотичними ацетатцелюлозними мембранами не викликає великих труднощів, то використання для цієї мети перспективних ДМ хоча і вважається досить імовірним, але не безперечним.

У зв’язку з цим необхідно визначити оптимальні умови фор­мування та функ­ці­онування самоутворюваних ДМ (рН, тиск, температура тощо), а також провести їх дослідно-промислову апробацію. На основі узагальнення фізико-хімічних зако­номірностей цих процесів доцільно розробити техно­ло­гії мало-відходного очищення промислових стічних вод, які найкраще відповідають еколого-економічним вимогам.

                      МЕТОДИ ТА ОБ’ЄКТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Автор роботи поставив собі за мету вибір тих об’єктів досліджень і залучення тих уявлень, які найповніше відображали б роль фізико-хімічних властивостей напівпроникних мембран при знесоленні слабомінералізованих вод зво­ротним осмосом. У зв¢язку з цим детально досліджено фізико-хімічні власти­вості ацетилцелюлозних та інших полімерних  мембран, що серійно виготовляються і широко ви­ко­ристовуються для знесолення слабомінера-лізованих вод цим методом, а також ДМ, які  виготовлені з різних хімічних речовин у колоїдному стані та є  зручними модельними системами для визна-чення механізму зворотного осмосу. Для дослідження фізико-хімічних влас-тивостей мембран використані такі сучасні методи як ЯМР-, ДСК-спектро-скопія тощо.

При виконанні роботи визначені транспортні властивості мембран: ко­ефіцєнт затримки R і потік пермеату I_v. Досліджені також електрокінетичні, дифузійні та осмотичні властивості мембран. Для цього виготовлені спеціальні дослідні комірки та установки й обгрунтовані відповідні методики вимірю­вання.

При виборі об’єктів досліджень виходили з реальних практичних за­дач, які вирішуються зворотним осмосом (знесолення слабомінералізованих вод Азовського моря, р. Берди тощо). При цьому значна увага приділена розробці ефективних технологій знесолення слабомінералізованих вод зворотним осмосом  з утилізацією ретентатів, що доцільно з еколого-економічних мір-кувань.

На основі дослідження основних закономірностей процесу зворотного осмосу розроб­лені науково обгрунтовані технології комплексної переробки слабомінералізованих річкових і шахт­них вод цим методом у поєднанні з іншими фізико-хімічними методами водоочищення для одержання чистої води та цінних речовин, придатних для використання у народному господарстві. Створено також маловідходні техно­логії очищення промислових стічних вод від іонів важких металів за допомогою зворотного осмосу, що дозволяє най-кращим чином вирішувати цю проблему в еколого-економічному відношенні.