Обессоливание воды обратным осмосом – это процесс, при котором происходит удаление из воды частично или полностью растворенных солей и других примесей. Процесс обессоливания осуществляется методом продавливания воды под давлением в 10 МПа через фильтр, в котором установлены полунепроницаемые мембраны. Поскольку ячейки фильтра очень малы, при этом происходит задержка молекул и ионов растворенных примесей, а вода продолжает двигаться дальше. Кроме того, процесс обратного осмоса воды применяется в тех случаях, когда нужно из сточных вод промышленных предприятий извлечь ценные компоненты, а также промышленные отходы, чтобы впоследствии их утилизировать.
Технология обессоливания воды по принципу обратного осмоса кардинально отличается от очистки воды от механических примесей с помощью обычных фильтров. В установках для обессоливания воды вещество, которое извлекается из исходной воды, ни в коем случае не должно сорбироваться ни в толщине обратноосмотического фильтра, ни на поверхности. Если происходит накопление извлеченных растворенных примесей, то в таком случае возникает повышенное давление раствора, гидростатическое давление наоборот снижается, и при этом происходит проникновение растворенных веществ в фильтрующие элементы. Устройства, в которых осуществляется обессоливание воды обратным осмосом, в большинстве случаев изготавливаются проточного типа. В данных устройствах раствор, который поступает в обратноосмотический аппарат, содержащий полунепроницаемые фильтрующие элементы, разделяется на два отдельных потока: первый – это обессоленная вода после обратного осмоса, в которой содержится значительно меньшее количество примесей, и оставшийся концентрат, в котором примесей намного больше, чем в исходной воде.
Технологические характеристики полунепроницаемых мембран определяются их водонепроницаемостью, то есть пропускной способностью, а также селективностью – способностью задерживать растворенные вещества. Следует заметить, что от их пропускной способности во многом зависит и скорость обессоливания воды. Кроме того, скорость обессоливания также зависит от давления во время фильтрования, и осмотического давления. Во время продвижения обессоленной воды сквозь очищающее устройство на его поверхности образуется так называемая концентрационная поляризация растворенных веществ, движение которых направлено перпендикулярно к поверхности. Данное обстоятельство приводит к значительному ухудшению процесса обессоливания.
Полунепроницаемые мембраны, которые используются в установках обратного осмоса, изготавливаются с применением различных методов из полимерных материалов.
В настоящее время в установках, которые выполняют обессоливание воды обратным осмосом, применяют мембраны, которые изготавливаются из полиамидов и ацетилцеллюлозы. Они могут быть изготовлены в виде волокон, трубчатыми или плоскими (листовыми). Плоская мембрана имеет вид длинной непрерывной ленты, которая имеет толщину в пределах 250-300 мкм, а ширину до одного метра.
В зависимости от того, какие конструктивные особенности имеет фильтрующий элемент, изготавливаются и трубчатые мембраны. Они могут фильтровать воду в обоих направлениях – из внутреннего пространства сквозь трубу и обратно.
Что касается мембран, изготовленных в виде полых волокон, то их используют только в тех случаях, когда исходная вода подается к внешней стороне волокон. В зависимости от материала, из которого они изготовлены, наружный диаметр волокон составляет от 40 до 210 мкм, а толщина стенок от 10 до 50 мкм.
Концентрация растворенных в исходной воде вредных веществ в пределах 0,01-50 г/литр в значительной степени сказывается на осмотическом давлении, но практически не оказывает никакого влияния на фильтрующие элементы. Но если концентрация будет увеличиваться, то это может привести к деструкции фильтров, или произойдет омыливание полимерного материала, потому что в воде произойдет сдвиг уровня рН.
В настоящее время обессоливание с применением обратного осмоса является наиболее передовой и популярной технологией водоочистки и водоподготовки.
