A híg (vizes) oldatok koncentrálására vagy tisztítására széles körben alkalmazzák a nyomásesés hatására végzett membráneljárásokat, vagy a baromembrán eljárásokat .. A vízkezelés baromembrános módszerei . A részecskék vagy molekulák mérete, valamint az oldott anyag kémiai tulajdonságai meghatározzák a membrán szerkezetét, vagyis a pórusok méretét, méretbeli eloszlását, amelyek egy adott keverék elválasztásához szükségesek. Különböző membránfolyamatok osztályozhatók az elválasztandó oldott részecskék mérete és ebből adódóan a felhasznált membránok szerkezete szerint. Ezek a folyamatok a következők: mikroszűrés, ultraszűrés és fordított ozmózis [1] . A szűrési spektrum itt található [1]
Ezeket a baromembrános eljárásokat és az ezekre épülő membránrendszereket jelenleg széles körben alkalmazzák az ipari vállalkozások vízkezelési és víztisztítási technológiájában, háztartási szükségletekben, ital- és gyógyszergyártásban.
A mikroszűrés egy membráneljárás, amely a legközelebb áll a hagyományos szűréshez. A mikroszűrő membránok pórusmérete 10 és 0,05 µm között változik, ami lehetővé teszi, hogy az eljárást szuszpenziók és emulziók részecskéinek szétválasztására használják.
Az ultraszűrés egy membráneljárás, amely természeténél fogva köztes helyet foglal el a fordított ozmózis és a mikroszűrés között. Az ultraszűrő membránok pórusmérete 0,05 µm (a mikroszűrő membránok minimális pórusméretének határa) és 1 nm (a fordított ozmózisú membránok maximális pórusméretének határa) között változik. Az ultraszűrés tipikus alkalmazása a makromolekuláris komponensek oldatból való elválasztása, ahol az elválasztott oldott anyagok alsó határa több ezres molekulatömegnek felel meg.
A több száz és több ezer közötti molekulatömegű oldott anyagok elválasztására az ultraszűrés és a fordított ozmózis közötti köztes eljárást alkalmazzák, amelyet nanoszűrésnek neveznek . Mint minden baromembrán folyadékleválasztási eljárást, a nanoszűrést is a fázisátalakulások hiánya jellemzi, és alacsony hőmérsékleten is végrehajtható.
A fordított ozmózist akkor alkalmazzák, ha kis molekulatömegű oldott anyagokat, például szervetlen sókat vagy szerves molekulákat, például glükózt kell elválasztani az oldószertől. A mikroszűréstől és az ultraszűréstől való különbséget az oldott részecskék mérete határozza meg. Ezért sokkal nagyobb hidrodinamikai ellenállású, sűrűbb membránokra van szükség.
A fordított ozmózis használatának feltételei A következők olyan indikatív mutatók, amelyeket a fordított ozmózisos membránokhoz szállított forrásvíznek meg kell felelnie:
2-3 g/l, a készülékek gazdasági teljesítménye romlik;
Jelenleg az OAO TANECO [2] petrolkémiai és olajfinomítóinak kémiai vízkezelő és kondenzátumkezelő komplexumában baromembrán eljárások (ultraszűrés és fordított ozmózis) valósulnak meg az LLC NPF EITEK-mel [3] és az OAO VNIIAM-mel [4] . A fordított ozmózisos üzemeket a Concern Stirol OJSC (Ukrajna) is sikeresen üzemelteti [5] (elérhetetlen link)
A baromembrán-eljárások ipari méretű megvalósítására szolgáló készülékekre a gyártási lehetőség és az üzemeltetési feltételek által meghatározott követelmények vonatkoznak. A következő típusú membráneszközök léteznek:
A nyomás-membrán eljárások megvalósítására szolgáló berendezéseknek nagy membránfelülettel kell rendelkezniük egységnyi térfogatra vonatkoztatva, és könnyen összeszerelhetőnek és telepíthetőnek kell lenniük a membránok időszakos cseréjének szükségessége miatt [2] .
Látszólag lehetetlen olyan berendezést létrehozni, amely minden követelményt maradéktalanul kielégít. Ezért minden egyes elválasztási folyamathoz olyan konstrukciót kell kiválasztani, amely a legkedvezőbb feltételeket biztosítja az adott folyamat végrehajtásához.
Különös figyelmet kell fordítani a mobil víztisztító telepekre is, amelyeket vészhelyzetekben vagy olyan körülmények között használnak, ahol lehetetlen vízkezelő komplexumot létrehozni, például nehezen elérhető helyeken.
Az orosz piacot főként a nyaralók, ipari és háztartási szükségletek kielégítésére szolgáló vízkezelő rendszerek képviselik, amelyeket álló üzemmódban üzemeltetnek [6] , [7] , [8] . Ugyanakkor egyes intézetek, például a JSC VNIIAM [9] mobil víztisztító állomásokat fejlesztenek közvetlenül a tisztító létesítményekben végzett kísérleti tesztekhez, valamint katonai szükségletekre.
Az a kérdés, hogy egy membránt vagy más elválasztási eljárást alkalmazzanak-e egy adott probléma megoldására [10] , [11] a keverék elválasztása során, teljes mértékben gazdasági megfontolások [4] . A telepítés költségét két hozzájárulás határozza meg: a tőkebefektetés és a működési költségek. A tőkebefektetés, vagyis a beépítés költsége három részre osztható - 1) membránmodulok, 2) csővezetékek, szivattyúk, elektronika, tartályok és 3) elő- és utófeldolgozó egységek költsége.
A termék literben, köbméterében vagy kilogrammban kifejezett költségének kiszámításához feltételezzük, hogy a tőkebefektetésekre épülő berendezések amortizációja egy bizonyos időszak alatt következik be, amelyet gyakran 10 évnek tekintenek. Ez idő alatt a befektetés kamatait meg kell fizetni. Ezzel szemben a működési költségek 1) energiafogyasztásra, 2) membráncserére és 3) személyzeti fizetésekre stb.