Мембранная фильтрация — эффективность доказана
Уже два века мир насыщен природными катаклизмами и хочется быть уверенными в том, что ничего не будет влиять на то, что из крана бежит Вкусная, чистая водичка, которую без опасения за свое здоровье можно употреблять в пищу. Но как быть уверенным в этом? Насколько эффективны фильтры и так ли они необходимы? Хочется остановиться на мембранных фильтрах, которые используются в бытовом назначении, и их работа основана на при обратном осмосе или на мембранной фильтрации.
Мембранная фильтрация обратного осмоса
Главным фильтрующим устройством считается мембрана, где происходит мембранная фильтрация. Через мембрану проходят только ионы и молекулы определенного размера, лимит прохождения ограничивается отверстиями, пористостью мембраны. Пора является барьером и не пропускает крупные частицы. Если посмотреть работу мембранной фильтрации, то она напоминает сито, такие мембраны считают полупроницаемыми. В водоочистителях используются мембраны с порами до 1 нм. Примесям в таких поверхностях не проникнуть вовнутрь. Рассмотрим процесс осмотической очистки или мембранной фильтрации на примере. Возьмем емкость и мысленно разделим ее на две части полупроницаемой мембраной, в каждую часть нальем раствор солевой жидкости, представленной в разной концентрации.
Если внешнее давление на обе части одинаковое, то жидкостная концентрация будет выравнена в обеих емкостях. Молекулы будут проникать через мембрану в сторону менее концентрированного раствора. Если две части жидкостей будут находиться под одинаковым давлением извне, то концентрация выровняется. Осмотическое давление – это сила, которая заставляет молекулы жидкости перемещаться. Все живые организмы работают по системе осмоса, так происходит обмен веществ в организме.
Грязь и примеси остаются со стороны подачи воды, концентрация минералов не возрастает бесконечно. Мембрана сильно засоряется и при повышении концентрации повышается осмотическое давление. Процесс мембранной фильтрации прекращается при уравненных величинах. Полученные грязи потом смываются в установленный дренаж. Чтобы в дренаж не выходил весь поток воды стоит специальный ограничитель, которые при максимальном заполнении делает выброс.
Водный поток проходит фильтрацию и просачивается сквозь мембрану, если взять 10 литров чистой воды, то получится, что в дренаж уйдет в три раза больше, тем самым мембранная фильтрация достаточно дорогой метод очистки по расходам. Платить по счетчику достаточно дороговато. Если в частном доне дренажная система, то откачка тоже будет производиться чаще, чем обычно. Если у вас большой огород, то дренажную часть лучше вывести в емкость, откуда будет поливаться огород.
Фильтрационный процесс и что на него влияет
Главным фактором, влияющим на процесс, является давление, в паспорте к каждому устройству указывается величина допустимого давления. Показатель давления имеет средние пределы 3.5-6 атм. Благодаря этой величине обеспечивается работа установки. Если параметр меньше положенного, то потребуется специальный насос, повышающий его. Если приобретать комплект, то там имеется автоматика, датчик и различного рода соединители. Когда насоса нет, то придется долго ждать, пока пройдет фильтрация. При повышении давления выше положенного произойдет разрушение мембраны.
Вторым не менее важным фактором является температура, при ее увеличении понижается вязкость и плотность раствора, а значит, мембрана начинает эффективнее работать. С температурой увеличивается и давление, поэтому в этом параметре есть тоже свои ограничения в пределах 10-40 градусов.
Мембрана задерживает самые разные примеси
Степень очищения различного рода мембранами составляет свыше 85%, что достаточно эффективно. Органика с молекулярным весом 100 и выше полностью удаляется, маленькие частички могут, проходит через мембрану, но только в ограниченном количестве. Вирусы и бактерии в больших объемах не проникнут в истую воду, это гарантировано. Мембрана очень сильно отличается от очистительных сорбентов, она преграждает дорогу и борется с ними до последнего. При забитости мембраны не проникнет точно ни один миллиграмм примесей. Установки мембранного типа можно назвать фильтрами на любой случай жизни.
Мембранная установка работает из расчета 1.5 литра за минуту, но для удобства рекомендуется устанавливать накопительный бачок, вода из системы будет набираться из отдельного крана. Обратноосмотические устройства имеют и минусы, они задерживают не только вредные примеси, но и полезные вещества. При пропускании газов мембрана пропустившая сероводород несет только вред, а не пользу.
Конструкционные особенности систем мембранной фильтрации
Существуют различного рода конструкции, простые и технически сложные, в которых стоят нежнейшие мембраны из полимера. Эти устройства боятся хлора грязи и крупных грязей, поэтому ставятся только после нескольких ступеней грубой очистки. Предварительная очистка, чем мощнее, тем лучше, каждая ступень отвечает за определенные действия. Механическая очистка, сорбция, общая очистка. Благодаря системе быстрой сборки все колбы соединяются в общую очистительную систему.
На производстве фильтрация мембраной помогает снизить производственные расходы и повысить качество продукции. Технология позволяет удалять ионы, твердые взвеси, органику и различного рода микроорганизмы.
Основные преимущества:
— не нужно обращаться с системой особым образом;
— установить можно в любом месте от дома до производства;
— благодаря высокой пористости скорость потока высокая;
— задерживается не только грязь, но и примеси с размер бактерии.
Мембранная фильтрация делится на четыре типа: нанофильтрация, обратный осмос, микрофильтрация и ультрафильтрация. Технология мембранной фильтрации экономная, щадящая, выгодная в экономическом плане и экологически чистая. Для многих производств фильтрация с помощью мембраны просто необходима, например молочные заводы.
Вконтакте
Google+
Мембранные технологии фильтрации.
КАКИМИ БЫВАЮТ МЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ? Мембраны, по сути своей, работают таге же, как традиционные фильтрующие материалы. Они пропускают сквозь себя воду, но задерживают растворённые в ней примеси. Принципиальное отличие из-за малых размеров пор мембраны способны очистить воду не только от микроорганизмов и крупных коллоидных частиц, но даже от чужеродных молекул! В зависимости от размера пор мембраны выделяют следующие типы процесса фильтрации:
— микрофильтрация;
— ультрафильтрация;
— нанофильтрация;
— обратный осмос.
Обратный осмос, несмотря на отличающееся название,-— законный член этого ряда Его суть — также фильтрация воды сквозь полупроницаемую мембрану под воздействием внешнего давления. Только размер пор в обратноосмотической мембране предельно мал.
| Процесс фильтрации | Микрофильтрация | Ультрафильтрация | Нанофильтрация | Обратный осмос |
| Размер пор, мкм | 0,01-1 0 | 001-0,01 | 0,0001 — 0,001 | < 0,0001 |
| Размер удаляемых молекул, дальтон | >100 000 | 1 000 — 100 000 | 300 — 1 000 | 100 — 300 |
| Рабочее давление, бар | <2 | 1,5 — 7 | 3,5 — 20 | 15 — 70 |
| Удаление растворённых органических веществ | Нет | Да | Да | Да |
| Удаление неорганических веществ | Нет | Нет | 20 — 85 % | 95 — 99% |
| Химический состав воды | Не изменяется | Практически не изменяется | Изменяется | Изменяется |
| Стойкость мембраны | Высокая | Высокая | Умеренная | Умеренная |
Анализируя эту таблицу, молено заметить, что даже обратноосмотические, самые эффективные, мембраны способны пропускать сквозь себя молекулы довольно почтенной массы — 100—300 даль-тон. О какой же полной очистке может идти речь?
Дело в том, что для описания процессов нанофильтрации и обратного осмоса уже непригодна модель обычного «просеивания сквозь сито», здесь вступают в игру более сложные процессы диффузии и взаимодействия потока воды с мембраной на более тонком, атомарном уровне. То есть, если бы дело было исключительно в сверхмалом размере пор, то очищать воду можно было бы только от молекул с массой 100—300 дальтон. Совокупность же более сложных процессов обеспечивает более полную очистку воды.
Следует обратить внимание и на рабочее давление, необходимое для протекания мембранных процессов. Разница давлении является основной движущей силой мембранного фильтрования. Напора воды в городском водопроводе хватает для осуществления микро-, ультра- и нанофильтрации, но не для обратного осмоса. Поэтому некоторая часть бытового обратноосмотиче-ского оборудования, не имеющая в своём составе дополнительного насоса, в строгом смысле таковым не является. Однако это всего лишь нюансы терминологии ■— конечный потребитель вряд ли заметит разницу между водой, очищенной на 99 % (обратный осмос), и водой, очищенной на 93 % (нанофильтрация). Рабочее давление зависит от характера и интенсивности загрязнения воды, поэтому иногда система с обратноосмотической мембраной может успешно работать и без насоса.
Состав системы обратноосмотической очистки воды.
Префильтры.
Первыми поток воды «из-под крана» принимают на себя префильтры в количестве от одного до пяти. Именно от них зависит срок службы системы в целом. Мембрана довольно уязвима для воздействия ряда химических веществ, в частности хлора. Если подать на неё неочищенную воду, то она быстро придёт в негодность. Кроме того, большое количество примесей быстро забьёт поры мембраны, после чего потребуется принять ряд срочных мер для её «реанимации». В качестве префильтров используются обычные картриджные фильтры, в их числе обязательно должен быть угольный для очистки от хлора — злейшего врага полимерных мембран. Количество и состав префильтров заметно варьируется в зависимости от производителя. Чаще всего их три: первый обеспечивает очистку от примесей размером до 50 мкм, второй очищает воду от хлора, а третий, контрольный, имеет поры размером около 5 мкм. Мембраны для микро- и ультрафильтрования менее чувствительны к качеству воды — на них можно подавать хлорированную воду, и работают они во всем диапазоне рН,
Собственно мембрана.
Мембраны могут быть трубчатыми или плоскими. Самая эффективная разновидность трубчатых мембран — тонкие (диаметром от 0,1 до 0,5 мм) полые волокна. В единицу объёма фильтровального аппарата можно поместить огромное количество таких волокон, и их суммарная рабочая поверхность будет во много раз выше, чем у трубчатых мембран большего диаметра. Однако из-за того, что движение очищаемой воды вдоль каждого волокна неупорядоченно, такая мембрана склонна к частому загрязнению, а очищать её довольно сложно* Поэтому половолоконные фильтры требуют тщательной предварительной водоподготовки.
Плоские мембраны производят в виде разнообразных плёнок —- армированных или нанесённых на подложку. Современные обратноосмотические мембраны, как прав ило, являются многосло иными, причём каждый слой имеет разную химическую природу. Первый — несущий (подложка), второй — собственно фильтрующий и третий — защитный. Если рассматривать способ упаковки плоских мембран, то наиболее распространены рулонные фильтрационные элементы, в которых мембраны накручивают на дренажную трубку в виде рулона. По плотности упаковки рулонные элементы расположены между трубчатыми и половолоконными мембранами, они обладают удобной геометрией и характеризуются крайне малой толщиной рабочего слоя, что в совокупности обеспечивает им наилучшее сочетание высокой удельной производительности и низкой склонности к загрязнению.
Накопительный бак.
Про изводительно сть высокоэффективных (нанофилътрационных и обратноос-мотических) мембран, особенно работающих без дополнительного насоса, невелика. Чтобы фильтром можно было пользоваться с комфортом, не дожидаясь по полчаса, пока наберётся чайник или кастрюля воды, фильтрационные системы снабжают накопительным баком Средний объём бака в бытовых фильтрах 8—10 литров.
Постфильтр.
Этот картриджный фильтр ставят на выходе из накопительного бака, чтобы очистить воду, застоявшуюся в баке, например в период между дневным и вечерним чаепитием Сложно представить, что после прохождения обратноосмотической мембраны в воде остались какие-либо микроорганизмы, однако пить свежеочищенную и не застоявшуюся воду, конечно же, намного приятнее. Чаще всего постфильтр по своей природе опять-таки угольный.
Минерализатор.
Некоторые ученые считают, что употребление внутрь идеально очищенной воды может быть не очень полезным и приятным. Чистая вода чаще всего абсолютно безвкусна, и это нравится не всем. Да и минеральные вещества в разумных количествах тоже важны для жизнедеятельности людей. Противники этого подхода заявляют, что, например, в молоке того же кальция больше, чем в водопроводной воде, однако пить его намного полезнее, так как помимо количества растворённого минерала очень важна также и форма его присутствия в растворе. Будет конкретный ион входить в состав элементоорганического соединения либо комплекса или будет находиться в воде в виде мелкодисперсного твёрдого осадка — разница очевидна… Жаркая дискуссия между сторонниками и противниками полностью деминерализованной воды далека от своего завершения, но для тех, кто не любит вкус такой воды или заботится о своем минеральном балансе, некоторые производители снабжают свои бытовые фильтрационные системы минерализатором. Получается парадоксальная ситуация — сначала воду очищают от примесей, а затем аналогичные вещества снова добавляют, на этот раз в чётко отмеренном количестве. Чаще всего добавляют кальций, фтор и йод. Самый простой путь обогащения воды кальцием — пропускание её через слой природного минерала — кальцита Чистая вода в силу ряда причин имеет не нейтральную, а слабокислую реакцию, она растворяет некоторое количество этого минерала и обогащается кальцием.
Структуризатор.
Это гораздо более экзотичная часть системы обратного осмоса По уверениям производителей она придаёт конгломератам из молекул воды гармоничную структуру, свойственную воде, входящей в состав живых клеток. Реальный оздоровительный эффект от приборов такого рода ещё в полной мере не доказан, однако на рынке такие системы уже присутствуют.
Прямой осмос — процесс односторонней диффузии (проникновения) молекул воды через полупроницаемую мембрану в раствор с большей концентрацией растворённого вещества. Создаваемое при этом давление, называется осмотическим.
Обратный осмос — процесс прохождения молекул воды через полупроницаемую мембрану из более концентрированного раствора в менее концентрированный под воздействием давления, превышающего осмотическое. При этом мембрана пропусткает воду, но не пропускает растворённые в ней вещества.
Как выбрать домашнюю мембранную систему очистки воды?
Чтобы не ошибиться в выборе, необходимо задать себе следующие вопросы:
- Насколько чиста вода, подаваемая на очистку? Она мутная, имеет посторонний запах или же она приятна на вкус и вам нужно всего лишь избавить её от вредных микропримесей?
- Каково рабочее давление водопровода?
- Какое количество воды требуется вашей семье ежедневно?
- Важна ли вам компактность системы?
Если у вас более или менее неплохая водопроводная вода, большая семья и недостаток места на кухне — лучше выбрать систему нано- или даже ультрафильтрации. Эти мембраны менее требовательны к чистоте подаваемой воды, префильтр перед ними может быть только один. У них высокая производительность, так что можно обойтись без накопительного бака и сэкономить место. При этом они легко «напоят» большую семью.
Если вы перфекционист и обладаете неограниченным кухонным пространством — самое время задуматься о пяти-, а то и семиступенчатой обратноосмотической системе. Префильтров в этой системе три или пять, а малая производительность мембраны нивелируется большим объёмом накопительного бака Этот вариант также хорош в случае, когда исходная вода сильно загрязнена. Однако при наличии проблем с давлением в водопроводе обратноосмо-тическая система может работать слишком медленно. В этом случае есть смысл проконсультироваться со специалистами по вопросу установки насоса, повышающего и стабилизирующего напор воды.
Мембранная фильтрация с размером пор 0.2 — 3 мкм
Специалистами нашей компании еще в 80-х годах прошлого столетия созданы первые в России мембранные фильтрующие элементы патронного типа на основе полимерных микрофильтрационных мембран. Более чем 30-летний опыт в разработке и производстве мембранных фильтропатронов позволил ООО НПП «Технофильтр» стать ведущим производителем мембранных фильтрующих элементов патронного типа в России и СНГ.
Сегодня компания «Технофильтр» изготавливает полный ассортимент мембранных фильтроэлементов на основе нейлона (полиамида (PA), полиэфирсульфона (PES), политетрафторэтилена (PTFE), гидрофилизированного фторопласта (PVDF), полипропилена (PP), полиэтилентерефталата (лавсана).
Широкий ассортимент производимых мембранных фильтрующих элементов позволяет решать любые задачи по получению стерильных жидкостей (pH 1-14) и газов.
Мембранные фильтрующие элементы «Технофильтр» являются прецизионными запатентованными изделиями, изготавливаемыми по строгим нормативно-техническим документам на качество продукции.
Некоторые виды мембранных фильтропатронов изготавливаются из мембранного полотна собственного производства, что позволяет контролировать качество изделия на всех этапах производственного цикла.
Все ЭПМ проходят отмывку высокоочищенной водой от органических и механических загрязнений и подвергаются 100% контролю на целостность с использованием самых современных приборов.
Производство фильтрующих элементов осуществляется в специальных чистых зонах класса С и D согласно классификации чистых помещений в фармацевтической промышленности в соответствии с EU GGMP (Руководство Европейского Союза по надлежащей практике производства — Good Manufacturing Practice).
Мембранные фильтрующие элементы подвергаются испытаниям на бактериальную и токсикологическую безопасность. Каждому мембранному фильтрующему элементу присваивается индивидуальный номер и номер партии с набором типовых характеристик. Эти данные заносятся на этикетку изделия, в индивидуальный паспорт на изделие, а также хранятся в информационной базе данных предприятия. Кроме того, номер и марка наносится на внешний перфорированный корпус элемента.
Материалы, используемые в конструкции фильтров, прошли тесты на биологическую безопасность, имеют минимальное количество экстрагируемых компонентов и допущены к контакту с внутривенными препаратами и продуктами питания.
Мембранные фильтрующие элементы (ЭПМ) выдерживают неоднократно стерилизацию химическими реагентами, гамма-облучением, автоклавированием, паром в линии и имеют сертификаты соответствия требованиям безопасности для полимерных изделий, применяемых в медицине, а также санитарно-эпидемиологические заключения, разрешающие их использование в пищевой промышленности.
Система менеджмента качества применительно к производству микрофильтрационных мембран и патронных фильтрующих элементов сертифицирована.
Назначение
Мембранные фильтрующие элементы патронного типа предназначены для проведения промышленной фильтрации на стадиях предфильтрации (снятие биологической нагрузки), осветления,обеспложивания и стерилизации.
Мембранные фильтрующие элементы НПП «Технофильтр» с размером пор от 0,1 до 3 мкм представляют собой гофрированные фильтры с большой площадью поверхности (до 1 м2 на элемент 10″), которые обеспечивают абсолютное удержание частиц в области указанного размера пор. В отличие от глубинных фильтров удержание частиц происходит преимущественно на поверхности мембраны.
Благодаря стабильной структуре пор мембранные фильтры используются, прежде всего, в качестве финишных (стерилизующих) фильтров, которые можно проверить на целостность с помощью специальных приборов.
Особенности и преимущества мембранной фильтрации НПП «Технофильтр»
| Свойства мембранных фильтропатронов |
Преимущества для потребителя |
| Компактность. | Удобство в эксплуатации (легкость монтажа). |
| Большая площадь фильтрующей поверхности (гофрированные). | Возможность использования высоких скоростей потока при низком давлении. |
| Высокая прочность. | Надежное сохранение целостности фильтра в жестких условиях эксплуатации, выдерживают многократную стерилизацию автоклавированием. |
| Могут быть проверены специальным тестом на целостность. | Микробиологическая надежность, гарантия целостности и эффективной работы изделия. |
| Нетоксичны. | Прошли широкие испытания и сертифицированы для применения в медицинской и пищевой промышленности. |
Конструкция
Мембранные фильтрующие патроны стандартного типа имеют общепринятую в мировой практике конструкцию в виде цилиндра диаметром 70 мм и высотой от 100 до 1000 мм, состоящего из фильтрующего пакета, содержащего гофрированную мембрану в один или два слоя, расположенную между двумя слоями нетканого полипропиленового полотна.
Фильтрующий пакет, скрепленный по краям термосваркой, помещен между двумя перфорированными опорными корпусами из полипропилена, которые обеспечивают механическую и термическую прочность и устойчивость фильтропатрона в процессе эксплуатации.
Элемент герметизируется по торцам фильтропакета расплавом полипропилена. К торцам элемента привариваются концевые детали. В зависимости от типа фильтродержателя элементы могут выпускаться с различными адаптерами. На адаптер надевается два уплотнительных кольца из силиконовой резины, а для агрессивных сред — из фторкаучука.
- Гофрированная мембрана в один или два слоя, расположенная между двумя слоями нетканого полипропиленового полотна. Мембрана обеспечивает эффективную площадь фильтрации.
- Адаптер обеспечивает герметичность установки фильтроэлемента в держатель.
- Внутренний перфорированный опорный корпус обеспечивает механическую прочность.
- Внешний перфорированный опорный корпус защищает от механических повреждений.
- Заглушка хвостового (дискового) типа.
Материалы мембранных фильтроэлементов
|
Марка |
Материал мембраны |
Размер пор, мкм |
Назначение |
Описание |
|
ЭПМ.К |
полиамид (Nylon6+66) |
0.2, 0.45 |
для стерилизующей фильтрации жидкостей |
|
|
ЭПМ.К |
полиамид (Nylon6+66) |
0.1-3 |
для фильтрации жидкостей |
|
|
ЭПМ.К+ |
полиамид (Nylon6+66) с Z-потенциалом |
0.2; 0.45 |
для фильтрации жидкостей |
|
|
ЭПМ.СК |
полиамид (Nylon6+66) со стекловолоконным пре-фильтром |
0.65-3 |
для фильтрации жидкостей |
|
|
ЭПМ.ПС |
полиэфирсульфон (PES) |
0.2 |
для стерилизующей фильтрации жидкостей |
|
|
ЭПМ.ПС |
полиэфирсульфон (PES) |
0.2; 0.45; 0.65 |
для фильтрации жидкостей |
|
|
ЭПМ.ФГ |
фторопласт (PVDF) гидрофильный |
0.2; 0.45; 0.65; 0.8 |
для фильтрации жидкостей |
|
|
ЭПМ.Ф4 |
фторопласт-4 (PTFE) |
0.2 |
для воздуха и газов |
|
|
ЭПМ.Ф |
фторопласт-42 (PTFE+PVDF) |
0.45; 0.65; 0.8 |
для воздуха и газов |
|
|
ЭПМ.ПП |
полипропилен (PP) |
0.2 |
для воздуха и газов |
Геометрические характеристики мембранных элементов патронного типа.
| Высота элемента, мм | 100 | 150 | 250 | 500 | 750 | 1000 |
| Высота элемента, в дюймах | 4 | 6 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| Внутренний диаметр, мм | 36 | |||||
| Наружный диаметр, мм | 70 | |||||
| Типы адаптеров | А, А1, А4, Д, Д1, В, В(Sl) |
|||||
Наверх
Фильтрация мембранная — Справочник химика 21
Фильтрование отобранных образцов проводят в асептических условиях. Испытуемый раствор пропускают с помощью вакуума через одну или несколько мембран. При испытании лекарственных средств с антимикробным действием или содержащих консервант после окончания фильтрации мембрану необходимо промыть 3—5 порциями по 100 мл соответствующего растворителя, например раствора натрия хлорида изотонического 0,9 % для инъекций или жидкости № 1 (см. с. 193), при испытании мазей— жидкости № 2 (см. с. 193). Посл отмывания мембраны ее извлекают, разрезают стерильными ножницами пополам и одну половину помещают в колбу со 100 мл тиогликолевой среды, вторую—в колбу со 00 мл среды Сабуро. Питательные среды с помещенными в них фильтрами выдерживают при температуре [c.190]Опреснение обратным осмосом достигается посредством фильтрации соленой воды через тонкопористую мембрану под давлением в десятки атмосфер. После прохождения через мембрану концентрация ионов с оказывается ниже начальной Со. Количественно эффективность обратного осмоса характеризуют коэффициентом селективности [c.347]
Недостатки этой конструкции — низкая удельная рабочая площадь поверхности фильтрации мембран, высокие требования к сборке элементов. [c.568]
После фильтрации мембрану отделяют от бумажной основы и вместе с осадком помещают в 3,8%-й водный раствор цитрата натрия. В течение 1-2 мин мембрана полностью растворяется, оставляя в растворе собранный на ней твердый остаток. [c.37]
Мембраны из альгината алюминия, полученные указанным способом, можно использовать в стандартных аппаратах длж фильтрации, а водные системы можно пропускать через них обычным путем под вакуумом. После фильтрации мембрану отделяют от бумажной основы и помещают в стерильный 3,8%-ный раствор цитрата натрия . Б течение 1—2 мин мембрана растворяется в этом растворе без остатка. Применяя такую процедуру, можно из очень разбавленных водных суспензий получать суспензии с высоким содержанием частиц. Мембрану можно [c.65]
Мембранная фильтрация нередко применяется также при подсчете микроорганизмов в винах. По сравнению с белым вином красное вино быстрее приводит к забиванию пор мембраны. Поэтому при анализе красного вина следует разделить пробу и проводить фильтрацию через несколько отдельных мембран. Если мембрана в процессе фильтрации окрашивается или забивается, процесс выделения микроорганизмов и их подсчет затрудняются. После окончания фильтрации мембрану нужно промыть стерильным буферным раствором, прежде чем поместить ее в питательную среду. Если содержание спирта в вине много выше 12%, нитроцеллюлозные мембраны применять нельзя, так как они будут набухать вместо них нужно использовать ацетилцеллюлозные мембраны. [c.263]
Все это открывает широкие возможности управления этими свойствами в нужном для практики направлении. Изученные закономерности течения воды и зависимости ее свойств от различных внешних условий составляют фундаментальную основу для решения различных задач мембранного разделения, флотации, влагообмена в почвах, грунтах и строительных материалах, теории и практики сушки и фильтрации. [c.31]
В коэффициент Е входит величина Ь «, которая зависит также от скорости фильтрации через мембрану, т. е. от свойств мембраны. Однако влияние 1 м на величину I » относительно невелико, и для мембран с удельной проницаемостью до 500 л/(м2-сут) (В7м=0,58- [c.271]
Процесс фильтрации через мембрану и слой осадка описывается зависимостью [c.272]
Сравнительная оценка затрат па установки вакуумной выпарки (без учета стоимости оборудования для получения пара) и ультра-фильтрации для концентрирования сыворотки (производительность 225 т/сут) показывает, что капитальные затраты при мембранной очистке стоков снижаются в 1,8 раза (с 235 до 125 тыс. долл.), а эксплуатационные расходы — в 2,25 раза (с 90 до 40 тыс. долл. в год). [c.324]
Чистоты степень Масла смазочные и присадки Растворение испытуемого масла или присадки в бензине Бр-1, фильтрование раствора через мембранные (нитроцеллюлозные) фильтры определение степени чистоты по числу фильтраций и массе осадков, задерживаемых фильтрами 12275—66 [c.57]
Особенно эффективно применение мембранной технологии для очистки природного и нефтяного газов от СОз для увеличения нефтеотдачи пластов [45]. При этом производительность установки может быть легко наращена простым увеличением числа мембранных модулей. При этом эффективная работа последних невозможна без предварительной обработки газовой смеси осушки, сепарации и фильтрации от механических примесей. [c.75]
Плоскокамерный аппарат (рис. 2.94) выполнен в виде массивного стального корпуса 2, в котором размещены девять блоков мембранных элементов 4, имеющих общую осевую трубу 1 для отвода фильтрата. Блок мембранных элементов представляет собой набор фильтрующих элементов в виде пластмассовых дисков, состоящих из двух одинаковых пластин толщиной по 1,5 мм, в которых выполнены щели, образующие каналы для сбора и отвода раствор через штуцер в крышке 5 плите 6 поступает в первый блок мембранных элементов 4. Полученный фильтрат через каналы фильтрующих элементов проходит в трубу 1 для отвода фильтрата, а концентрированный исходный раствор через кольцевой зазор, образованный корпусом 2 аппарата и разделительным диском 7, поступает во второй блок мембранных элементов. Здесь процесс фильтрации продолжается фильтрат также поступает в трубу 1, а более концентри- [c.165]
Авторами [150] показано, что процесс фильтрации реактивных топлив через мембранные нитроцеллюлозные фильтры протекает по двум различным механизмам. [c.172]
Фильтрация через мембранный 2 80 0,85 [c.28]
В последние годы в отечественной и зарубежной практике для фильтрации нефтепродуктов используют фильтрующие материалы мембранного типа на основе нитрита и ацетата целлюлозы, полиамида, поливинилхлорида, тефлона, сополимера тетрафторэтилена и др. [c.121]
Проблема очистки смазок от механических примесей возникает прежде всего в условиях эксплуатации (в отдельных случаях и при производстве), когда в смазки по
Мембранный фильтр для воды: принцип действия
Как понятно из названия, в мембранных фильтрах для очистки воды применяется мембрана. Что же это такое?
В дословном переводе с латыни «membrana» – это кожица, перепонка. Конечно же,
для ее получения никто не обдирает шкуру с бедных животных или лапки гусей,
мембраны – это тонкие пористые пленки, которые изготавливают из синтетических
материалов: полипропилена, лавсана, фторопласта, полисульфона, ацетата
целлюлозы, полисульфона и даже керамики.
Различные виды мембран имеют следующие размеры пор (микроотверстий):
- Микрофильтрационные
– 0,02-4,0 мкм. - Ультрафильтрационные
– 0,02-0,2 мкм. - Нанофильтрационные
– 0,001-0,01 мкм. - Обратноосмотические
– 0,0001-0,001 мкм.
Все мембраны используются в фильтрах для воды проточного типа:
первые два вида применяются в фильтрах
тонкой очистки воды; третий вид используется в фильтрах умягчения воды, для
уменьшения концентрации солей жесткости, вызывающих накипь; и последний вид в
фильтрах обратного осмоса.
Промышленные и бытовые мембранные фильтры для очистки воды подразделяются по конструктивному типуприменяемых мембран:
- фильтры с
плоскими дисковыми мембранами; - фильтры с
трубчатыми мембранами; - фильтры с мембранами
рулонного типа; - фильтры с
половолоконными мембранами.
Все мембранные фильтрующие
устройства могут использовать как уплотняющиеся полимерные мембраны, так и керамические
мембраны с жесткой структурой. В бытовых фильтрах чаще всего применяются
мембраны рулонного типа и половолоконные.
Чем меньше размер пор мембран,
тем частицы меньшего размера они в состоянии задержать. При этом, с уменьшением
пор, возрастает сопротивление потоку воды и требуется большее давление для поддержания
процесса фильтрации.
Микрофильтрационная мембрана с размером пор 0,1-1,0 мкм задерживает мелкодисперсионные взвеси и коллоидные
частицы, вызывающие мутность воды. В основном, она используются при необходимости
грубой очистки воды или для ее предварительной подготовки перед более тонкой фильтрацией.
Ультрафильтрационная мембрана с размером пор от 0,01 до 0,1 мкм задерживает крупные органические молекулы, бактерии
и вирусы, коллоидные частицы, пропуская при этом растворенные соли. Данная
мембрана применяются в промышленных и бытовых мембранных
фильтрах для воды и обеспечивает высокое качество фильтрации вредных
примесей, при этом оставляя неизменным минеральный состав воды.
Нанофильтрационная мембрана,
имеющая поры размером от 0,001 до 0,01 мкм, отфильтровывает крупные органические
соединения и пропускает до 90 % растворенных солей, в зависимости от их
структуры.
Мембрана обратного осмоса имеет
самые мелкие отверстия и потому обладает самыми селективными свойствами. Она отфильтровывает
все бактерии и вирусы, основную часть растворенных солей, органические соединения,
железо и тяжелые металлы, органические красители, придающие воде цвет,
пестициды, гербициды и инсектициды, смытые с полей и огородов.
Мембрана обратного осмоса задерживает
подавляющее большинство всех растворенных примесей, пропуская лишь молекулы чистой
воды, растворенные газы и небольшой процент минеральных солей. Данный тип мембран
применяется в промышленности, для получения воды высокого качества (разлив питьевой
воды, производство различных напитков,
фармацевтика, электронная и пищевая промышленность и т. д.).
Давайте внимательно
рассмотрим бытовой мембранный фильтр для воды. Поры мембраны обратного осмоса, из-за малых размеров, подвержены засорению
крупными примесями, поэтому для эффективной ее работы обязательна
предварительная подготовка водопроводной воды: грубая фильтрация, затем тонкая
очистка и умягчение слишком жесткой воды. Подготовленная вода должна подаваться
на мембрану с давлением не менее 3 Бар, иначе фильтрация будет проходить
слишком медленно. При недостаточном давлении воды в трубах применяются водяные
помпы, повышающие его до необходимого уровня.
Примеси вместе с водой, не
прошедшей через отверстия мембраны, смываются в дренаж, тем самым продлевая
срок службы этого фильтрующего элемента. Оставшиеся в отфильтрованной воде
растворенные газы (хлор, фтор) адсорбируются в финальной ступени очистки – угольном
фильтре. Промышленностью выпускаются обратноосмотические фильтры с
накопительным баком: через автоматический клапан в фильтр подается вода, пока
бак не наполнится. После его заполнения срабатывает автоматика, и фильтр
отключается до тех пор, пока не начнется разбор чистой воды. Это удобно тем,
что, несмотря на невысокую скорость фильтрации (малое давление на верхних
этажах старых домов), всегда есть оперативный запас питьевой воды.
Мембранный
фильтр для воды позволяет Вам не зависеть от поставщиков очищенной бутилированной
воды, получая ее в домашних условиях и к тому же, по более выгодной цене. Пейте
чистую воду и будьте здоровыми!
Мембранная фильтрация | lakta-service
Мембранная фильтрация набирает все большую популярность в пищевой, фармацевтической и косметологической промышленностях как наиболее эффективная технология сепарации мельчайших частиц.Принцип действия мембранной фильтрации
При мембранной фильтрации, поток фильтруемой среды направляется параллельно поверхности фильтра, а поток, проникающий через мембрану (пермеат) движется перпендикулярно поверхности фильтра. Это так называемая фильтрация в поперечном потоке или тангенциальная фильтрация, благодаря чему они не забиваются, как это происходит в обычном фильтре. Оборудование мембранной фильтрации выполняет самые строгие требования, касающиеся оборудования для пищевой промышленности.
В зависимости от степени фильтрации различают четыре основных ступени:
Обратный осмос RO
Нанофильтрация NF
Ультрафильтрация UF
Микрофильтрация MF
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ МЕМБРАННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
Другие продукты | Очищение cырного рассола (Микрофильтрация) |
Очищение конденсата после вакуум-выпарного аппарата (RO-Polisher) | |
| Рекуперация воды от конденсата и пермеата (RO-Polisher) | |
| Очищение воды после ополаскивания т.н. «белой воды» (RO) | |
| Опреснение морской воды | |
| Подготовка воды для пищевой промышленности | |
Кларификация в винной и пивоваренной промышленностях | |
| Фракционирование белка в фармацевтической и косметологической промышленностях | |
Очищение жидкого навоза и производство биогазов |
Производство, монтаж и проверка проходят на высоко специализированных предприятиях, а опытный персонал гарантирует монтаж, приём работ и обучение работников клиента.
Мы являемся независимым поставщиком. Это позволяет нам выбрать мембраны, насосы, клапана и другие узлы, которые самым лучшим образом отвечают желаниям и потребностям клиента.
Установки мембранной фильтрации часто являются составным элементом больших производственных линий, в которых как оборудование, так и решения из области автоматики обязательно должны функционировать вместе как единое, неразделимое целое.
Проектирование оборудования
Проектирование оборудования, наиболее отвечающего заданной цели, зависит от многих факторов. Таких как: тип продукта, его качество, эластичность, стоимость эксплуатации, влияние на окружающую среду и др. Именно в этой области. В сотрудничестве с клиентом анализируем актуальные потребности, касающиеся переработки, оцениваем возможные альтернативы и выбираем наилучшие комбинации с одной стороны, а с другой определяем вид мембран, их расположение вместе с параметрами процесса такими как: давление, температура, скорость потока, процедура мытья и тд.
Используем компоненты (мембраны, насосы, клапана и др.) признанных европейских и мировых марок.
Метод мембранной фильтрации (стр. 1 из 2)
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Мембранная технология очистки воды
2. Классификация мембранных процессов
3. Преимущества и недостатки использования мембранной фильтрации
4. Универсальные мембранные системы очистки питьевой воды
Список используемой литературы
ВЕДЕНИЕ
Неконтролируемый сброс промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов привел к значительному ухудшению качества воды, идущей на хозяйственно-питьевые нужды. В воде появились такие токсичные вещества как пестициды, гербициды, фенолы, нитриты, тяжелые металлы (ртуть, кадмий, свинец и др.). Применяемые на муниципальных водоподготовительных предприятиях технологии не позволяют полностью удалить эти загрязнения при водоподготовке.
Около 40 лет назад начала развиваться принципиально иная технология очистки воды — мембранная технология. Она основана на пропускании воды под давлением через полупроницаемую мембрану и разделении воды на два потока: фильтрат (очищенная вода) и концентрат (концентрированный раствор примесей). Мембранная фильтрация незаменима для избавления воды от микробов. Принцип метода мембранной фильтрации – концентрирование присутствующих в анализируемой пробе микроорганизмов на поверхности мембранного фильтра с размером пор 0,45-0,65 мкм путем пропускания пробы через фильтр. После фильтрации пробы, фильтр с задержанными микроорганизмами помещают на питательную среду и инкубируют в соответствующих условиях.
Мембранные фильтры являются фильтрами, удерживающими частицы на своей поверхности, что означает отсутствие удерживания частиц на внутренней ткани фильтра. Благодаря равномерному и однородному распределению пор на поверхности легко определить максимальный размер частиц, которые могут пройти через фильтр, так что можно говорить об абсолютном уровне фильтрования. Эти фильтры не меняют природу фильтрата и почти не адсорбируют жидкость внутри себя.
Следует помнить, что по эффективности очистки мембранные системы не имеют себе равных: она достигает практически 100% по любому из видов загрязнений. Достаточно сказать, что только перечень удаляемых примесей занимает не одну страницу. Через мельчайшие поры полупроницаемой тонкопленочной мембраны, имеющие размер порядка 0,0001 микрона, способны просочиться под давлением только молекулы воды и кислорода, а все примеси, остающиеся по другую сторону мембраны, сливаются в дренаж.
мембранный фильтрация вода очистка
1. МЕМБРАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением. Было установлено, что процесс этот продолжается до тех пор, пока между растворами не установится определенная разница в давлении, так называемое осмотическое давление — сила, под действием которой вода проходит через мембрану. В 60-е годы ХХ в. было обнаружено, что если искусственно к концентрированному раствору приложить давление, больше осмотического, то будет протекать обратный процесс: молекулы воды будут переходить из концентрированного раствора в разбавленный. Этот процесс называется «обратным осмосом». В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Тогда ученые пришли к выводу, что явление обратного осмоса можно использовать для очистки воды от различных примесей, так как обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля. Кроме того, метод обратного осмоса гораздо проще и дешевле в эксплуатации по сравнению с ионообменными системами. Первоначально обратный осмос применялся для опреснения морской воды. Постепенно стали изготавливаться мембраны с различным диаметром пор, соответственно обеспечивающие разную чистоту воды на выходе.
2.КЛАССИФИКАЦИЯ МЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ
Мембранные процессы можно классифицировать по размерам задерживаемых частиц на следующие типы:
микрофильтрационные(MF)
ультрафильтрационные(UF)
нанофильтрационные(NF)
обратноосмотические (RO).
При переходе от микрофильтрации к обратному осмосу размер пор мембраны уменьшается и, следовательно, уменьшается минимальный размер задерживаемых частиц. При этом, чем меньше размер пор мембраны, тем большее сопротивление она оказывает потоку и тем большее давление требуется для процесса фильтрации.
Микрофильтрационные мембраны с размером пор 0,1-1,0 мкм задерживают мелкие взвеси и коллоидные частицы, определяемые как мутность. Как правило, они используются, когда есть необходимость в грубой очистке воды или для предварительной подготовки воды перед более глубокой очисткой.
Ультрафильтрационные мембраны с размером пор от 0,01 до 0,1 мкм удаляют крупные органические молекулы (молекулярный вес больше 10 000), коллоидные частицы, бактерии и вирусы, не задерживая при этом растворенные соли. Такие мембраны применяются в промышленности и в быту и обеспечивают стабильно высокое качество очистки от вышеперечисленных примесей, не изменяя при этом минеральный состав воды.
Нанофильтрационные мембраны характеризуются размером пор от 0,001 до 0,01 мкм. Они задерживают органические соединения с молекулярной массой выше 300 и пропускают 15-90 % солей в зависимости от структуры мембраны.
Обратноосмотические мембраны содержат самые узкие поры, и потому являются самыми селективными. Они задерживают все бактерии и вирусы, бoльшую часть растворенных солей и органических веществ (в том числе железо и гумусовые соединения, придающие воде цветность и патогенные вещества), пропуская лишь молекулы воды небольших органических соединений и легких минеральных солей. В среднем RO мембраны задерживают 97-99 % всех растворенных веществ, пропуская лишь молекулы воды, растворенных газов и легких минеральных солей. Такие мембраны используются во многих отраслях промышленности, где есть необходимость в получении воды высокого качества (разлив воды, производство алкогольных и безалкогольных напитков, пищевая промышленность, фармацевтика, электронная промышленность и т. д.). Использование двухступенчатого обратного осмоса (вода дважды пропускается через обратноосмотические мембраны) позволяет получить дистиллированную и деминерализованную воду. Такие системы являются экономически выгодной альтернативой дистилляторам-испарителям и используются на многих производствах (гальваника, электроника и т. д.). В последние годы начался новый бум в мембранной технологии. Мембранные установки стали все больше и больше использоваться в быту. Это стало возможным благодаря научным и технологическим достижениям: мембранные аппараты стали дешевле, возросла удельная производительность и снизилось рабочее давление. Системы обратного осмоса позволяют получить чистейшую воду, удовлетворяющую СанПиН «Питьевая вода» и европейским стандартам качества для питьевого водопользования, а также всем требованиям для использования в бытовой технике, системе отопления и сантехнике.
3. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕМБРАННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
Метод мембранной фильтрации обладает следующими преимуществами:
1) Количественное определение
2) Высокая точность
3) Исследование проб больших объемов
4) Исключение влияния ингибиторов роста
5) Экономия питательных сред
6) Экономия времени
7) Документирование результата
Метод мембранной фильтрации решает все недостатки очистки воды от микробов:
Если в исследуемом образце воды ожидается низкое содержание микроорганизмов, можно взять большой объем пробы. При фильтрации на мембране задержатся все микробы.
1. Чтобы исключить влияние естественных бактериостатиков, мембрану после фильтрации пробы можно промыть физраствором или дистиллированной водой.
2. Процесс фильтрации занимает немного времени (при использовании установки на 47 мм, и фильтре 0,45 мкм – скорость фильтрации при 90% вакууме 400-600 мл/минуту в зависимости от происхождения фильтра).
3. Оборудование компактно, не требует обширного рабочего места
Установка вакуумной фильтрации для анализа жидких проб выполнена из нержавеющей стали, что делает ее долговечной, простой в использовании, позволяет проводить обработку пламенем.
Для работы также потребуются мембранные фильтры и питательные среды.
Питательные среды можно готовить самостоятельно, на что потребуется дополнительное время, персонал, оборудование.
Но удобнее и выгоднее использовать питательные картонные подложки (ПКП).
ПКП – это диск из сорбирующего материала, пропитанный селективной питательной средой, а затем высушенный в специальных условиях и стерильно упакованный в пластиковую чашку Петри. Активация питательной среды проводится непосредственно перед использованием путем смачивания подложки стерильной водой. В комплекте с подложками поставляются стерильные мембранные фильтры.
Материал мембранных фильтров – нитрат целлюлозы. Как показала многолетняя практика, этот материал обеспечивает оптимальные условия роста задержанных микроорганизмов, исключая получение ложного отрицательного результата.
Процесс изготовления ПКП стандартизован и сертифицирован по международным стандартам ISO и GMP. Это означает, что, используя ПКП, Вы застрахованы от влияния человеческого фактора на результат анализа, когда при приготовлении питательной среды не выдержана строго рецептура, что приводит с созданию неудовлетворительных условий для роста микроорганизмов. Или когда в стерилизованную среду случайно вносится загрязнение, что обеспечивает ложный положительный результат.