Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)
4. szám - Dr. Öllős Géza–dr. Kollár György: Nagytisztaságú ipari vízellátás. Membrán eljárások
Dr. öllős 77 .— dr. Kollár Gy.: Nagy tisztaságú ipari vízellátás Hidrológiai Közlöny 1982. 4. sz. 149 2. táblázat Jellegzetes oldatok visszatartása cellulózacetát membránnal Taöji. 2. 3adepMcueaHue xapaKmepmix pacmeopoe i)ejviwA036O-ai)emamHoü MCMÖ paHoü Tab 2. Zurückhaltung von charakteristischen Lösungen mit Zellulos-acetat Membrane Oldott anyag Visszatartás, Rí [ %] maxi- minimum mum átlag Kalcium Ca 2 + 99,7 96,3 99 Magnézium Mg 2 + 99,9 93,0 99 Nátrium Na + 97,0 88,0 Kálium + 97,0 83,0 Vas Fe 2 + és Fe 3 + 100,0 99,9 100 Mangán Mn 2 + 100,0 100 Alumínium Al 3 + 99,9 97,3 99 Króm Cr e + pH 2,6 92,6 4,2 7,6 Ammónium NH 4 + Hidrogónkarbonát HC0 3 Szulfát sov Klorid ClNitrát N0 3Fluor F" Bór B pH 5,0 Szilícium pH 5,0 Ortofoszfát P0 4 3Polifoszfát Összes oldott szilárdanyag KOI (második tiszt. fokozatból) BOI (második tiszt. fokozatból) Proteinek Glukóz Szín Zavarosság 97,2 98,6 95 77 80—98 100 99 99 97 86 86 58 98 88 60 38 95 80 100 99 100 99 99 89 97 94 94 81 98—100 99,5 100 100 nem egyszerű feladat, tekintettel az óriási membrán felületre. A modulok tökéletes tömítése is rendkívül fontos. A gázok, klórgáz, oxigén, szén-dioxid, hidrogénszulfid, kén-dioxid, gyengén tarthatók vissza. A széndioxid szinte egyáltalán nem tartható vissza. A különböző membránok ionvisszatartási sorrendje változó: F- Cl" Br~ Li+ Na+ K + Mg + + Ca + + Na + S0 4- Cl- Br- N0 3Néhány, az oldatból eltávolítandó anyaggal kapcsolatban az alábbiakra kell figyelemmel lenni. Kalcium. Minthogy a kalciumhidrogénkarbonát és a karbonát szinte minden fordított ozmózisos tisztításra kerülő vízben megtalálható, a pH szabályozásra és a küszöb inhibicióra nagy gond fordítandó. A karbonát ós szulfát bevonatkópződés megakadályozását célzó ioncserés kalcium eltávolítás nem mindig célravezető, mert az eltávolított kalcium és az egyéb ionok nátriummal cserélődhetnek. A kémiai lágyítás a kalciumot és a lúgosságot ugyan csökkenti, de csak bizonyos mértókig. így a membránon a bevonatok (kéreg) képződésének veszélye fennáll. A membrán felületen állandó változás jelentkezik: a kalcium szinte teljesen az oldat oldalon koncentrálódik, a hidrogénkarbonát visszatartása nagymértékű, a szén-dioxid viszont teljesen átjut a membránon. így a membránon a csapadék-képződés feltételei kedvezőek. A pH=5—6 értékre való beszabályozás a kéregképződést minimálissá teszi. Gyakran kis mennyiségű, 5—10 mg/l nátrium hexarnetafoszfátot is adagolnak. Ezáltal a kalciumkarbonát képződés tartománya eltolható. A kalciumkarbonát kéreg az üreges szál alakú membrán elemeket és a spirál alakú membránokat is eltömheti. A kéreg a hidrolízist gyorsíthatja, mivel az egyensúlyi pH érték a membránon így kb. 10. A kéreg savas mosatással könnyen eltávolítható. A pH szabályozáshoz a vízkezelésnél leginkább alkalmazott sav a kénsav. A keletkező szulfát koncentráció elkerülése miatt a fordított ozmózisnál ezért sósavat célszerű alkalmazni. Stroncium és bárium. A talajvizekben gyakran előfordulnak. Szulfátjaik a membránon kérget alkothatnak. Ez a folyamat — a kutatások azt sejtetik — hogy nátrium-hexametafoszfát inhibitorral akadályozható meg. Vas és mangán. Jelenlétük a fordított ozmózis előtti előtisztítást zavarja. Sav és nátrium-hexametafoszfát adagolásával is megakadályozható, hogy a vas és mangán oxidálódjék. Ugyanez áz állapot akkor is fenntartható, ha a kútvizet levegővel való érintkeztetés nélkül, a membrán rendszerbe szivattyúzzuk. A spirál ós az üreges szál alakú membránok esetében ez a megoldás kedvező. Ha ezek a megoldások nem alkalmazhatók, akkor az oxidált vas- ós mangáncsapadékot a demineralizáció előtt kell hatékonyan eltávolítani. Szilícium-dioxid. A kapilláris membránok esetében okozott —- bizonyítottan —- üzemelési zavart. Előtisztítással, ammónium-bifluoríddal válik eltávolíthatóvá. Hidrogénszulfid. A vizet lehetőleg a külső levegővel való érintkeztetés nélkül, közvetlenül kell a membrán rendszerbe betáplálni. Ha a víz levegővel érintkezik, kéncsapadék keletkezik. Ez a membránt nagyon elszennyezheti, olyannyira, hogy szinte lehetetlenség azt a membrán sérülése nélkül eltávolítani. A membránon átjutott H 2S, a koncentrációtól függően, gáztalanító toronyban (stripping) vagy klórozással távolítható el. Szervesanyagok. Ha a szervesanyagok a membrán hatékonyságát zavarják, elsősorban a megfelelő aktívszenes előtisztítás alkalmazható. Az előzőekből következik: a fordított ozmózis rendszert úgy kell műszerezni, felszerelni, hogy a) a sav adagolás a pH szabályozás céljából biztosított legyen, b) az inhibitor anyagok adagolását is biztosítani kell, c) végül 5—25 fim nyílásmóretű finomszűrést vagy ráiszapoló szűrést is célszerű betervezni. A membránon visszatartott anyagok és a víztérbeli anyagok koncentrációjának arányát a koncentráció-polarizációs tényező fejezi ki (5. ábra). Ennek a folyamatnak a határa a részecskék diffúzivitásától és a membránon kialakuló hidrodinamikai állopottól függ. Kismértékű diffúzivitás, nagy felületi terhelés és kis lineáris sebesség (a membrán, felületén) a folyamatot erősíti. Ez a folyamat a következő hátrányokkal jár 1. A membrán felületén jelentkező sókoncentráció növekedése miatt az ozmózis nyomás nő, a felületi terhelés viszont csökken. 2. A membránon növekvő sókoncentráció miatt a szűrlet sókoncentráció ja is nő. 3. A felületi terhelés a kisebb oldhatóságú vegyületek membrán felületén történő kicsapódása miatt csökken. 4. A felületi terhelés kolloid részecskék és szuszpendált vegyületek membránon való lerakódása miatt csökken. Ezeket a hátrányokat a következő módokon igyekeznek kiküszöbölni. 1. A membrán felületen az anyag transzportot fokozzák azáltal, hogy a lineáris sebességet növelik a membránon és/vagy nagyobb fokú turbulenciát keltenek.
