Что нужно знать о мембранах ультрафильтрации.

Сегодня в статье я расскажу, какими принципами нужно руководствоваться при выборе компонентов установок ультрафильтрации производства  той или иной компании.
Вспомним определение. Ультрафильтрация – это мембранный способ очистки воды от белковых и нерастворимых тонкодисперсных примесей, органических соединений и различного вида бактерий. Ультрафильтрация воды заменяет отстаивание, осаждение и микрофильтрацию.
Установка ультрафильтрации воды представляет собой конструкцию, состоящую из отдельных мембранных модулей, через которые проходит жидкость. От количества и типоразмера модулей (площади фильтрации) зависит производительность установки .
Из определения становится ясно, что в первую очередь нужно ориентироваться на характеристики мембран и модулей установки (в данной статье мы подробно рассмотрим характеристики мембран ультрафильтрации, про модули ультрафильтрации расскажу в следующей статье).

Значимые характеристики мембран:

• структура мембраны (пористая или нет, каков размер пор мембраны и ее проницаемость, одно – или многоканальная структура волокна, диаметр волокон)
• материал мембраны (его гидрофильные и гидрофобные характеристики)
• химические свойства мембран (стойкость к хлору, диапазон pH, который влияет на качество и возможность удаления разного типа загрязнений)
• технология промывки мембран («изнутри-снаружу» или «снаружу – вовнутрь»)
• характеристики волокна в мембранах

Рассмотрим их подробнее.

Факт 1. Одноканальная или многоканальная структура волокна? Выбираем многоканальную!
В большинстве случаев для ультрафильтрации применяются одноканальные волокна с внутренним диаметром 0.8 мм или меньше; для исходной воды с  высоким содержанием взвешенных твердых веществ используются волокна с большим внутренним диаметром – до 1.5 мм.
Размер диаметра волокон является компромиссом между требующейся высокой плотностью упаковки, простотой обратной промывки, малой загрязняемостью, уровнем эксплуатационных затрат, высокой проницаемостью, и в то же время высокой механической прочностью, что обеспечивает целостность мембраны. Механическая целостность мембраны является критическим фактором и напрямую зависит от наличия поврежденных волокон.
Вследствие их размеров, одноканальные волокна особенно хрупки к нагрузкам, которым они подвергаются во время частых циклов обратных промывок. Для многоканальных (Multibore®) волокон возможность их повреждения исключается, так как каждое волокно состоит из 7 капилляров с внутренним диаметром 0.9 мм, что существенно увеличивает механическую прочность и гарантирует целостность мембраны.

!Важно:  Мембраны с многоканальной структурой волокна служат дольше!

Факт 2. Материал мембран и ее химические свойства взаимосвязаны.
Ультрафильтрационные мембраны могут быть изготовлены как из гидрофильных, так и гидрофобных материалов, причем полиэстерсульфон (PES) занимает промежуточное положение.
Характеристики полиэстерсульфона (PES) делают этот материал идеальным для смешивания с другими полимерами: при смешивании с гидрофильными полимерами гидрофильность полиэстерсульфона (PES) повышается, достигая качеств мембран из ацетата целлюлозы. При этом получаемый материал лишен таких недостатков, как высокое биозагрязнение и малый диапазон допустимых значений величины рН, которые приводят к сложности очистки мембран.
Полиэстерсульфон (PES) стоек к высоким концентрациям хлора. Также данный материал стоек к изменениям величины рН в диапазоне от 1 до 13, в результате чего может эффективно проводится очистка мембран как от неорганических, так и органических веществ. Загрязнение, вызванное растворенной органикой, может быть эффективно удалено при обратной промывке с величиной рН, равной 12 или больше.

!Важно: Мембраны из полиэстерсульфона (PES) стойки к хлору и позволяет достигать величину рН в диапазоне от 1 до 13 – эффективная очистка от любых загрязнений!

Факт 3. Подача исходной воды изнутри/выход фильтрата снаружи имеет ряд преимуществ перед фильтрацией типа «снаружи-вовнутрь».
Существует два способа подачи фильтрации «изнутри – наружу» и «снаружи – вовнутрь».
В первом случае исходная вода вводится внутрь капилляров волокон, при этом фильтрат отводится с их внешней стороны (режим «in-out»). Во втором – подача  исходной воды будет осуществляться снаружи мембран, при этом фильтрат будет выходить из капилляров.
При обратной промывке направления потоков меняются на противоположные (по сравнению с режимом фильтрования).
В Таблице 1 приведены особенности разных типов фильтрации.

!Важно: Стоит отдавать предпочтения мембранам, в которых используется фильтрация «изнутри – наружу»

Скачать статью в формате pdf (публикация в журнале "Водоснабжение и Канализация", №1-2, 2015 г.)