Мотроненко В.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

Отримання питної води шляхом опріснення морської з використанням мембран

Незважаючи на те, що з кожним роком все більше уваги приділяється охороні навколишнього середовища, проблема погіршення якості питної води виникає у більшості країн світу. На сьогоднішній день існує ряд різноманітних способів та методів отримання питної води, але не всі з них можуть гарантувати якість питної води впродовж тривалого часу на високому рівні. На даний момент зазначеним вище вимогам відповідають лише мембранні технології (ультрафільтрація та зворотній осмос).

З використання мембранних технологій питну воду можна отримувати очищаючи поверхневі та ґрунтові води, використовуючи для цього ультрафільтраційні установки різноманітних типів, та опріснюючи морську воду за допомогою установок зворотного осмосу.

Технологія опріснення морської води на установках зворотного осмосу заснована на новітніх розробках в області мембранних технологій, які не мають аналогів у світі. За своїми властивостями вона близька до талої води стародавніх льодовиків, яка визнається найбільш екологічно чистою і нешкідливою для людини. Зворотноосмоатичні мембрани мають самі вузькі пори і тому є найбільш селективними. Вони затримують всі бактерії і віруси, більшу частину розчинених солей, органічних і патогенних речовин (утому числі, залізо і гумусові сполуки). У середньому зворотноосматичні мембрани затримують 97-99 % всіх розчинених речовин.

Суть представленої технології полягає в тому, що під дією тиску молекули води і деякі розчинені речовини (розмір яких менше діаметра пор мембрани) проникають через мембрану, тоді як інші домішки затримуються. У результаті вихідна вода розділяється на два потоки: фільтрат (очищена вода) і концентрат (концентрований розчин солей). Фільтрат подається споживачу, а концентрат зливається в дренаж. Всі домішки, молекули яких більше розміру ніж пори мембрани, механічно не можуть проникнути через мембрану і змиваються в дренаж.

Технологічна сема опріснення морської води, заснована на принципі зворотного осмосу, представлено на рисунку 1. Рушійною силою даного процесу є надлишковий тиск, який перевищує осмотичний. Морська вода подається на напівпроникну мембрану за допомогою насосу високого тиску, що дозволяє молекулам води рухатися з розчуну у якому концентрація солі більша, в розчин у якому концентрація – менша. У процесі зворотного осмосу вода і розчинені в ній речовини розділяються на молекулярному рівні, при цьому з одного боку мембрани накопичується практично ідеально чиста вода, а всі забруднення залишаються по іншу її сторону. Таким чином, зворотний осмос забезпечує набагатовищий ступінь очищення, чим більшість традиційних методів фільтрації, заснованих на фільтрації механічних частинок і адсорбції ряду речовин за допомогою активованого вугілля.

Рисунок 1. Опріснення морської води за допомогою зворотного осмосу

Мембрани, які використовуються в установках зворотного осмосу, дуже чутливі до різноманітного роду забруднень, тому перед ними обов’язково встановлюються фільтри для видалення механічних домішок. Для опріснення морська вода на мембрану подається під тиском 25…50 атмосфер. Такі мембрани виготовляють із поліаміду чи ацетату целюлози та випускають у вигляді порожнистих волокон та рулонів.

В промисловості найчастіше використовуються установки безперервної дії, це дозволяє постійно відводити опріснену воду, та концентрат і підтримувати тиск на рівні 26…30 атмосфер.

До переваг зворотного осмосу можна також віднести низькі затрати енергії необхідні лише для забезпечення роботи енергії, при цьому температура води практично не підвищується, що дозволяє проводити процес при кімнатній температурі. Установки зворотного осмосу компактні та мають просту конструкцію.

Усі зазначені переваги у поєднанні з високою якістю отриманої таким способом питної води в повній мірі компенсую собівартість даної технологїї (зворотноосматичні мембрани є досить дорогими).