Зворотний осмос у поєднанні з іншими фізико-хімічними методами при знесоленні слабомінералізованих вод

У результаті визначення закономірностей зміни транспортних властивостей ДМ із колоїдних часток кремнезему залежно від рН, концентрації, складу розчину тощо, а також залучення для інтерпретації одержаних результатів концепції Доннана показано, що знесолення розчинів цією мембраною відбувається переважно завдяки електрохімічному механізмові. На основі виявлених закономірностей розроблений ефективний спосіб очищення розчинів від іонів важких металів самоутворюваними ДМ із колоїдних часток кремнезему та гідроксосполук іонів важких металів. Розроблені також ефективні адсорбційні ДМ із глинистих мінералів (монтморилоніту та палигорськіту) для очищення промислових стічних вод від катіонних барвників (метиленового блакитного та брильянтового зеленого), відносно яких низьку затримку проявляють навіть найефективніші зворотноосмотичні ацетатцелюлозні мембрани.

5. Електрокінетичними, електрохімічними та зворотноосмотичними дослідженнями визначені основні критерії розділення іонів нанофільтраційними полімерними мембранами та ДМ із різних органічних речовин у колоїдному стані. Встановлено, що електрохімічна взаємодія мембрани та розчину мало впливає на розділення катіонів Mg2+ і К+ нанофільтраційною полімерною мембраною ОПМН-П. Максимальне розділення аніонів SO42- і Cl- ДМ із ПАА й АА-ДЕАЕМ відбувається відповідно у кислому та лужному середовищах при значеннях рН розчинів, коли найкраще поєднується роль заряду поверхні пор і структури мембран.

На основі результатів дослідження впливу концентрації, складу та температури розчинів електролітів на їх відносну в’язкість у зворотно-осмотичних ацетилцелюлозних мембранах із різним розміром пор показано, що у механізмі їх напівпроникності суттєву роль відіграє зміна структури води порівняно з її станом в об’ємі. Розроблено методику розрахунку енергії активації в’язкої течії розчинів у мембранах і обгрунтовано необхідність її врахування при дослідженні фізико-хімічних закономірностей зворотного осмосу. Визначені закономірності зміни осмотичного та дифузійного масоперенесення через найефективнішу ацетилцелюлозну мембрану МГА-100 залежно від температури та концентрації розчину симетричного електроліту KCl. Обгрунтована необхідність урахування енергій активації осмотичного та ди-фузійного масоперенесення через мембрану у механізмі зворотного осмосу.

Лабораторними та промисловими дослідженнями визначені зако-номірності процесів знесолення води Азовського моря зворотним осмосом для одержання питної води, зокрема, за умов екстремальних ситуацій. Показано, наприклад, що значення одного з основних технологічних параметрів зворотно-осмотичних установок – співвідношення потоків ретентату та пермеату Qр/Qп  ~ 3 є прийнятним при знесоленні води Азовського моря. Содово-вапняне пом’якшення морської води забезпечує завдяки утворенню гідроксиду магнію додаткове її освітлення коагулюванням. На основі проведених досліджень розроблений та переданий Мінжитлокомунгоспу УРСР технологічний регламент для проектування та виготовлення дослідно-промислової зворотноосмотичної уста-новки продуктивністю 15-20 м3/год, призначеної для знесолення води Азовського моря.

Проведене еколого-економічне обгрунтування необхідності комплексної переробки слабомінералізованих вод за континентальних умов зворотним осмосом у поєднанні з іншими фізико-хімічними методами водоочищення. На основі цього розроблені науково обгрунтовані технології комплексної пере-робки слабомінералізованих вод хлоридного та сульфатного класів із метою одержання питної води та цінних мінеральних речовин, придатних для вико-ристання у народному господарстві. Показано, що з води р. Берди (Запорізька область), яка належить до сульфатного класу, можна одержати поряд з питною водою сульфат і хлорид натрію й інші речовини. При використанні у комплексній установці оригінальної конструкції електродіалізатора перед-бачено одержання поряд з питною водою також цінного мінерального добрива у вигляді концентрованого розчину сульфату калію з домішкою хлориду калію.

За допомогою дослідної та дослідно-промислової зворотноосмо-тичних установок визначено закономірності процесу знесолення слабомінералізованих шахтних вод зворотним осмосом. На основі проведених досліджень розроблена науково обгрунтована технологія комплексної переробки слабо-мінералізованих шахтних вод, у тому числі і кислих, зворотним осмосом у поєднанні з іншими фізико-хімічними методами водочищення з метою одер-жання води для сільськогосподарського зрошення та цінних мінеральних речо-вин, придатних для використання у народному господарстві. Розраховані орієн-товні техніко-економічні показники комплексної установки для переробки води шахти ім. А. Ф. Засядька продуктивністю 500 м3/год. Технологічний рег-ламент цієї установки переданий Мінвуглепрому УРСР для проектування та ви-готовлення.

Визначені закономірності очищення промивних вод гальванічних виробництв зворотним осмосом із використанням ацетилцелюлозної мембрани МГА-100. Показано, що лише ця мембрана проявляє найбільше значення R солей і очищає промивну воду від хромат-іонів до норм на скид у відкриті водойми. На основі проведених досліджень розроблена локальна маловідходна технологія очищення хромовмісних промивних вод гальванічних виробництв зворотним осмосом. Ця технологія з використанням зворотноосмотичної уста-новки продуктивністю  2 м3/год впроваджена на НВО “Радіоприлад ім.

С. П. Корольова” (м. Київ). Вона забезпечує повторне використання очищеної промивної води у технологічному процесі, а одержаний при цьому ретентат після відповідної обробки використовується для приготування робочих розчинів гальванічних ванн. Розроблені також інші маловідходні технології очищення промивних вод гальванічних виробництв поєднанням зворотного осмосу з електродіалізом, електролізом і гальванокоагуляцією.

11. Всебічно досліджені транспортні властивості ДМ, сформованих на керамічних мембранах. Показано, зокрема, що для очищення стічних вод від іонів важких металів доцільно використовувати самоутворювані ДМ, які сформовані на вітчизняних пористих керамічних трубках із електрокорунду (-Al2O3), що відзначаються високою хімічною, механічною та термічною стійкістю. При цьому ДМ, які