Способ очистки мембран с селективной проницаемостью

 

Изобретение предназначено для очистки обратноосмотических мембран, используемых для обессоливания природных и техногенных вод. Способ очистки мембран с селективной проницаемостью включает промывание рабочей стороны мембраны водно-солевым раствором с предварительным введением в раствор гидротропных веществ и последующее промывание обессоленной водой и моющим раствором хелатного или комплексообразующего агента, рН которого корректируют щелочной добавкой до 6-8. Предложенный способ обеспечивает сокращение длительности и трудоемкости операции промывания мембран и полное восстановление их свойств. 1 табл.

Изобретение относится к способам очистки обратноосмотических мембран, используемых для обессоливания природных и техногенных вод в медицине, коммунальном хозяйстве и электронный технике методом обратного осмоса.

Известен способ очистки поверхности мембран с селективной проницаемостью с целью восстановления начальной производительности, включающий многократное промывание рабочей стороны мембраны водным раствором, содержащим перкарбонат натрия и/или перкарбонат калия с pH > 9, с добавлением детергента анионного типа. Промывание осуществляют в течение 10 минут через каждые несколько часов (заявка Японии N 56-24591, кл. C 02 F 1/44, 1981).

Недостатком данного способа является неполное восстановление производительности и селективности мембран, многократность и длительность промывки, неприменимость к мембранам с рабочим диапазоном pH 6-8, невозможность удаления осадка с рабочей поверхности мембран.

Наиболее близким аналогом к предложенному является способ промывки мембран с селективной проницаемостью, включающий последовательное промывание рабочей стороны мембраны регенерирующими жидкостями (см. заявку Японии N 568646, кл. B 01 D 13/00, 1981).

Недостатками данного способа являются необходимость многократной промывки, большой расход моющих агентов, неполное восстановление производительности и селективности мембран, неприменимость к мембранам с рабочим диапазоном pH 6-8.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки мембран с обеспечением полного восстановления их производительности при однократной промывке, сокращение длительности и трудоемкости операции промывания мембран, увеличение межрегенерационного периода мембран, универсальность способа очистки - удаление любых загрязнений и применимость к мембранам с любым рабочим диапазоном pH.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки мембран, заключающемуся в последовательном промывании рабочей стороны мембраны водно-солевым раствором, обессоленной водой и раствором хелатного или комплексообразующего агента, в водно-солевой раствор вводятся гидротропные вещества (например, соли сульфокислот общей формулы RC₆H₄SO₃M, где R - алкил C₁ - C₃, M - K, Na, NH₂) в количестве 0,1-0,4 моль/л, и pH раствора хелатного или комплексообразующего агента корректируется щелочными добавками до значений 6-8.

Сущность способа заключается в следующем. При очистке рабочей поверхности мембран с селективной проницаемостью по известному способу, например раствором сернокислого натрия, обладающего высоким осмотическим давлением, при низком рабочем давлении поры мембраны и ее противоположная сторона промываются лишь обессоленной водой. При этом поры мембраны не освобождаются в полной мере от примесных ионов, содержащихся в обессоливаемой воде, и связанной воды, характеризующейся пониженной диэлектрической проницаемостью и растворяющей способностью (Злочевская Р.И., Королева В.А. Образование, структура и свойства поверхностных пленок и слоев воды. В кн. Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. - М. : изд-во МГУ, 1988). В результате этого не происходит полного восстановления производительности и селективности мембран даже при многократной промывке. Введение же в моющий раствор гидротропов, изменяющих структуру воды и повышающих ее растворяющую способность (Сергеева В. Ф. Успехи химии, т. 34, N 4, 1965, с. 717-733), позволяет достичь полного восстановления производительности и селективности мембран при однократной промывке. Кроме того, применение моющего раствора хелатного или комплексообразующего агента с pH 4 не позволяет производить очистку мембран с рабочим диапазоном pH 6-8. Корректировка же pH моющего раствора щелочными добавками до величины 6-8 позволяет использовать данный способ для любых видов, в том числе и для ацетатцеллюлозных, имеющих наиболее узкий рабочий диапазон pH 6-8.

Показатели предлагаемого способа и прототипа приведены в таблице. В таблице приведены также данные, характеризующие влияние количества вводимых гидротропов на длительность межрегенерационного периода мембран, их производительность и селективность. Кроме того, обоснована применимость предлагаемого способа к различным типам мембран.

Из таблицы следует, что введение в моющий раствор гидротропных веществ в количестве, меньшем 0,1 моль/л, нецелесообразно, поскольку полного восстановления производительности и селективности мембран не происходит. Увеличение вводимых количеств гидротропов свыше 0,4 моль/л также нецелесообразно, поскольку дальнейшего увеличения производительности и селективности мембран не наблюдается. Кроме того, применение моющего раствора с pH = 6-8 позволяет производить очистку мембран с различным рабочим диапазоном pH.

Пример 1. 0,1 М раствор гидротропного вещества - салицилата натрия - в количестве 5,9 л/кв. м рабочей поверхности мембран подают на стадию промывания мембран под давлением 0,03 МПа и осуществляют его рециркуляцию в течение 20 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут. Для окончательной очистки рабочей поверхности мембраны на стадию промывания мембран подают водный раствор, содержащий 0,2% щавелевой кислоты с добавлением гидроксида аммония до pH 7, и осуществляют его рециркуляцию в течение 10-15 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут.

Межрегенерационный период мембран после проведения очистки их рабочей поверхности составляет 141 сутки, производительность - 55,9 л/ч, селективность по 0,2% MgSO₄ - 99,3%.

Пример 2. 0,25 М раствор гидротропного вещества - салицилата натрия - в количестве 5,9 л/кв.м рабочей поверхности мембраны подают на стадию промывания мембран под давлением 0,03 МПа и осуществляют его рециркуляцию в течение 15 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут. Для окончательной очистки рабочей поверхности мембраны на стадию промывания мембран подают водный раствор, содержащий 0,2% щавелевой кислоты с добавлением гидроксида аммония до pH 7, и осуществляют его рециркуляцию в течение 10-15 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут.

Межрегенерационный период мембран после проведения очистки их рабочей поверхности составляет 147 суток, производительность - 56,1 л/ч, селективность по 0,2% MgSO₄ - 99,4%.

Пример 3. 0,4 М раствор гидротропного вещества - салицилата натрия - в количестве 5,9 л/кв.м рабочей поверхности мембраны подают на стадию промывания мембран под давлением 0,03 МПа и осуществляют его рециркуляцию в течение 10 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут. Для окончательной очистки рабочей поверхности мембраны на стадию промывания мембран подают водный раствор, содержащий 0,2% щавелевой кислоты с добавлением гидроксида аммония до pH 7, и осуществляют его рециркуляцию в течение 10-15 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут.

Межрегенерационный период мембран после проведения очистки их рабочей поверхности составляет 151 сутки, производительность - 56,3 л/ч, селективность по 0,2% MgSO₄ - 99,5%.

Пример 4. 0,4 М раствор гидротропного вещества - метилсалицилата натрия - в количестве 5,9 л/кв.м рабочей поверхности мембраны подают на стадию промывания мембран под давлением 0,03 МПа и осуществляют его рециркуляцию в течение 10 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут. Для окончательной очистки рабочей поверхности мембраны на стадию промывания мембран подают водный раствор, содержащий 0,2% щавелевой кислоты с добавлением гидроксида аммония до pH 7, и осуществляют его рециркуляцию в течение 10-15 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут.

Межрегенерационный период мембран после проведения очистки их рабочей поверхности составляет 151 сутки, производительность - 56,3 л/ч, селективность по 0,2% MgSO₄ - 99,5%.

Пример 5. 0,25 М раствор гидротропа - салицилата натрия - в количестве 5,9 л/кв.м рабочей поверхности мембраны подают на стадию промывания мембран под давлением 0,03 МПа и осуществляют его рециркуляцию в течение 15 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут. Для окончательной очистки рабочей поверхности мембраны на стадию промывания мембран подают водный раствор, содержащий 0,2% щавелевой кислоты с добавлением гидроксида аммония до pH 6, и осуществляют его рециркуляцию в течение 10-15 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут.

Межрегенерационный период мембран после проведения очистки их рабочей поверхности составляет 148 суток, производительность - 56,2 л/ч, селективность по 0,2% MgSO₄ - 99,4%.

Пример 6. 0,25 М раствор гидротропа - салицилата натрия - в количестве 5,9 л/кв.м рабочей поверхности мембраны подают на стадию промывания мембран под давлением 0,03 МПа и осуществляют его рециркуляцию в течение 15 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут. Для окончательной очистки рабочей поверхности мембраны на стадию промывания мембран подают водный раствор, содержащий 0,2% щавелевой кислоты с добавлением гидроксида аммония до pH 8, и осуществляют его рециркуляцию в течение 10-15 минут. После этого рабочую поверхность мембран промывают обессоленной водой в проточном режиме под давлением 0,05 МПа в течение 15 минут.

Межрегенерационный период мембран после проведения очистки их рабочей поверхности составляет 147 суток, производительность - 56,3 л/ч, селективность по 0,2% MgSO₄ - 99,5%.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять полное восстановление производительности и селективности мембран с селективной проницаемостью, сократить длительность и трудоемкость операции промывания мембран, увеличить межрегенерационный период, осуществлять очистку мембран с любым рабочим диапазоном pH.

Формула изобретения

Способ очистки мембран с селективной проницаемостью, заключающийся в последовательном промывании рабочей стороны мембраны водно - солевым раствором, обессоленой водой и моющим раствором хелатного или комплексообразующего агента, отличающийся тем, что в водно - солевой раствор вводят гидротропные вещества (например, соли сульфокислот общей формулы RC₆H₄SO₃M где R - алкил C₁ - C₃, М - К, N а, NH₄, в количестве 0,1 - 0,4 моль/л, а pH моющего раствора корректируют щелочный добавкой (например, гидроксидом аммония) до 6 - 8.

РИСУНКИ

Рисунок 1