Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)
4. szám - Dr. Öllős Géza–dr. Kollár György: Nagytisztaságú ipari vízellátás. Membrán eljárások
HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 62. ÉVFOLYAM 4. SZÁM 145—192. oldal Budapest, 1982. április Nagytisztaságú ipari vízellátás. Membrán eljárások* DU. ÖL LÖS GÉZA** egyetemi tanár a műszaki tudományok doktora -DE. K O L L ÁB (IYÖR G Y** 1. Membrán eljárások Az eljárás fizikai alapja az ozmózis. A két különböző koncentrációjú oldatot elválasztó membrán szemipermeábilis (féligáteresztő). A membrán a különböző szennyezőanyagokra (molekulákra, ionokra) nézve szelektív áteresztő. Transzport mechanizmusa a molekuláris diffúzió. Ezen túlmenően a mikroporózus anyagokon keresztüli tortuózus, viszkózus áramlást is magában foglalja. 1.1. Ozmózis Az ozmózis-nyomás hatására a folyadékok áthatolnak a szemipermeábilis membránon. A membrán akkor szemipermeábilis, ha az oldószert átengedi, az abban oldott anyagot azonban nem. A folyamat termodinamikai hajtóereje az a kémiai potenciálgradiens, amely a membrán két oldalán lévő eltérő koncentrációjú oldatok között fennáll. A membrán egyik oldalán lévő oldat a másik oldalról a membránon átdiffundált oldószer hatására hígul, mindaddig, amíg meghatározott ozmózis nyomás (71) létrejön. A n ozmózis nyomás [bar] azt jelenti, hogy az egész rendszerben ozmózis egyensúly keletkezett (1. ábra). Az áramlás tehát addig tart, amíg a nyomás még nem elegendő a termidinamikai egyensúly létrehozására, vagyis amíg a hidrosztatikai nyomás akkora lesz, ami további folyadékmennyiség átáramlását megakadályozza. Ha ezt a folyamatot megfordítjuk, amikoris a 71 ozmózis nyomással szemben, annál nagyobb, a membránellenállás miatti nyomásveszteség legyőzésére hidrosztatikus nyomást (p) közlünk, akkor olyan oldószerhez jutunk, amelyben az oldat koncentrációja nő. Ez a folyamat a fordított ozmózis (1. ábra). A 71 ozmózis nyomás [bar] felhígult oldatokra: 7i=ö R T, ahol G= mól/l (az oldat mól koncentrációja), R az univorzális gáz állandó, T az abszolút hőmérséklet * Lapunk 1982. 2. számában jelent meg Dr. Kollár György—dr. öllős Gém: „Nagytisztaságú ipari vízellátás. loncserélés" c. tanulmánya. Jelen cikk ezen, előző cikk folytatása. (A Szerkesztőség) ** Budapesti Műszaki Egyetem, Vízgazdálkodási ós Vízépítési Intézet. [°K], Ez az egyenlet azt jelenti, hogy az ozmózis nyomás konstans hőmérséklet esetében csak az oldat mól koncentrációjától függ, azzal egyenesen arányos. 71 az oldat tulajdonságaitól független, tehát csak az oldott részec»kék számától függő oldat-tulajdonsággal állunk szemben. Membrán fajták. A membránok kialakítása és sajátosságai az alkalmazás céljának megfelelően különbözőek. A fordított ozmózishoz és az ultraszűréshez szemipermeábilis, az elektrodialízishez eleve szelektív áteresztő membránokat alkalmazunk. Membránok a fordított ozmózishoz és az ultraszűréshez. A leginkább alkalmazott membránok — a cellulózacetát, — a poliamid és a — a polimid membrán. A cellulózacetát membrán három fő tulajdonságot egyesít magában: 1. viszonylag nagy az áteresztőképessége, 2. a legtöbb egyéb, vízben oldódó vegyületre nézve vízáteresztőképessége kicsi, 3. könnyen alakítható belőle filmréteg. A cellulózacetát aktív membrán általában csak 0,1 mm vastag bevonat a porózus szerkezetű, kis ellenállású alátámasztó szerepet játszó réteg felett. A cellulózacetát membrán asszimetrikus tulajdonságú (2. ábra). Membrán jellemzők. A só visszatartóképesség mértéke (Síi): SR Cf—Cp ahol C f a ráfolyó víz sókoncentrációja, Cp a tisztított víz sókoncentrációja. Az SR-1 rendszerint százalékban fejezik ki. A membránon átjutott fajlagos vízmennyiség F w [m>M]: A(Ap-An) * w = ' ahol A a vízáteresztőképességi állandó, amely a membránra jellemző és a membrán anya-
