RU2173669C2 - Способ очистки и деминерализации воды и устройство, осуществляющее способ - Google Patents
Способ очистки и деминерализации воды и устройство, осуществляющее способInfo
- Publication number
- RU2173669C2 RU2173669C2 RU99103912A RU99103912A RU2173669C2 RU 2173669 C2 RU2173669 C2 RU 2173669C2 RU 99103912 A RU99103912 A RU 99103912A RU 99103912 A RU99103912 A RU 99103912A RU 2173669 C2 RU2173669 C2 RU 2173669C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- water
- filter
- electric field
- film
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 230000002328 demineralizing Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 11
- ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-M triacetate(1-) Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC([O-])=O ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 claims description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 6
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000036975 Permeability coefficient Effects 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000003869 coulometry Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium(0) Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Abstract
Способ и устройство предназначены для очистки загрязненных и морских вод и позволяют повысить эффективность очистки. Фильтр для очистки и деминерализации воды включает цилиндрический корпус, мембрану и вращающийся ротор. На мембрану подают переменное электрическое поле, нормальное к плоскости мембраны и совпадающее по направлению с направлением влагопереноса. Мембрана выполнена из триацетатной пленки. Ротор служит для удаления осадка с мембраны. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области очистки и деминерализации загрязненных речных и морских вод. Известны способы очистки и деминерализации воды методом фильтрации.
Известны мембранные фильтры для очистки питьевой воды конструкции ряда американских фирм ("Aqua pro", "Microline", "Multipure C" и др.), в которых в качестве мембраны используется прессованный вкладыш, имеющий поры, размер которых меньше размера эффективного диаметра большинства молекул загрязняющих веществ, в том числе и растворенных в воде солей и других примесей. Поскольку эффективный диаметр молекулы воды порядка 2,8 А, что меньше диаметра любой другой молекулы, кроме водорода и гелия, то через вкладыш будут проходить только молекулы воды (водорода в воде ничтожное количество, а гелия практически нет) и этим обеспечивается абсолютная чистота прошедшей через фильтр воды. Остающиеся на поверхности вкладыша молекулы загрязнений и механические примеси смываются загрязненной водой. Однако обеспечить полный смыв загрязнений, в числе которых могут быть и бактерии, прорастающие внутрь поры, практически невозможно и поэтому срок эксплуатации вкладыша ограничен и требуется достаточно частая их замена, что естественно снижает эффективность применения этих фильтров, приведенных в качестве аналогов.
По прогнозам развития техники наиболее перспективными мембранными способами являются электродиализ и обратный осмос, причем последний находит наибольшее применение за рубежом.
Способ обратного осмоса заключается в разделении раствора путем фильтрации воды через полупроницаемые мембраны, пропускающие воду и задерживающие гидратированные ионы и молекулы органических соединений [1]. Опреснение воды методом обратного осмоса происходит без фазовых превращений, энергия при этом в основном расходуется для создания давления воды. Отечественная промышленность выпускает мембраны УАМ (ультрафильтрационные ацетатные) и МГЛ (гиперфильтрационные ацетатные).
Наиболее близким аналогом заявленного способа очистки и деминерализации воды является способ очистки и деминерализации воды, заключающийся в использовании в качестве фильтрующей мембраны полимерной пленки (см. патент США N 4973408, кл. В 01 D 61/06, 1990).
Наиболее близким аналогом заявленного фильтра для очистки и деминерализации воды является фильтр, включающий цилиндрический корпус, мембрану из полимерной пленки и вращающийся ротор (см. вышеуказанный патент США).
Техническим результатом изобретения является увеличение производительности фильтра.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе очистки и деминерализации воды, заключающемся в использовании в качестве фильтрующей мембраны полимерной пленки, согласно изобретению на мембрану подают переменное электрическое поле нормально плоскости пленки, совпадающее по направлению с направлением влагопереноса. В качестве фильтрующей мембраны используют триацетатную пленку. А также тем, что в известном универсальном фильтре для очистки и деминерализации воды, включающем цилиндрический корпус, мембрану из полимерной пленки и вращающийся ротор, согласно изобретению на мембрану подается переменное электрическое поле, нормальное к плоскости мембраны, совпадающее по направлению с направлением влагопереноса, при этом ротор служит для удаления осадка с мембраны. Мембрана может быть выполнена из триацетатной пленки.
Схематично конструкция фильтра изображена на чертеже, где 1 - корпус фильтра, 2 - ротор, 3 - мембрана, 4 - металлическая ceткa, 5 - электрические подводы, 6 - трансформатор. Фильтр работает следующим образом: в цилиндрический корпус 1 фильтра внутрь пленочного цилиндра 3 поступает минерализованная вода. На металлическую сетку 4 от повышающего трансформатора подается потенциал переменного электрического поля. Проникающая через мембрану вода удаляется с наружной стороны мембраны. После образования на внутренней стороне мембраны слоя осадка, снижающего производительность фильтра, включается ротор 2, сдирающий осадок с мембраны и удаляющий ее через входное отверстие. Переменное электрическое поле подается на мембрану с помощью металлической сетки, прилегающей к поверхности мембраны.
В патенте США [1], наиболее близком аналоге предлагаемого фильтра, не используется приложение к мембране электрического поля, поэтому производительность приведенных в патенте фильтров невелика.
За счет признаков, характеризующих техническое решение по изобретению, полностью решаются проблемы, составляющие задачу изобретения. Заявляемое техническое решение может быть осуществлено промышленным способом с использованием известных технических средств и материалов. Получаемый с его использованием высокопроизводительный фильтр может быть использован в водоочистных сооружениях особенно на морских судах, и дает большой экономический эффект, поскольку может выдавать чистую, практически дистиллированную воду при весьма незначительных энергозатратах в отличие от больших энергозатрат, которые необходимы для получения деминерализованной воды путем ее дистилляции. Особенно эффективен предлагаемый фильтр в тех районах мира, где имеется морская вода, но явный дефицит пресной (Израиль. Япония, Арабские страны). Заявляемое техническое решение отвечает поэтому требованию критерия "промышленной применимости".
Заявляемое техническое решение с характеризующими его признаками является оригинальным, дающим несомненный экономический эффект, позволяющим решить проблему, сформулированную в задаче изобретения (резкое повышение производительности фильтра). Оно не вытекает очевидным образом из существующею уровня техники и отвечает требованиям критерия "изобретательный уровень".
Пример выполнения:
Проведен эксперимент с определением коэффициента влагопроницаемости триацетатцеллюлозной пленки на установке, определяющей влажностные характеристики кулонометрическим датчиком. Коэффициенты влагопроницаемости и диффузии воды через материал определялись по токовой нагрузке кулонометрического датчика. Без приложения напряжения токовая нагрузка через 6 минут после контакта пленки с водяными парами (в установившемся режиме) была 2,2 мА. После приложения электрического поля частотой 50 Гц и напряжением 500 В через тот же промежуток времени токовая нагрузка достигла 132 мА и продолжала расти, но поскольку датчик не рассчитан на такую нагрузку и недопустимо разогрелся, довести эксперимент до установившегося значения токовой нагрузки не удалось. Однако путем экстраполяции экспериментальных данных токовая нагрузка в установившемся режиме влагопереноса при приложенном напряжении и в отсутствие такового отличается в 500 - 600 раз. Таким образом, коэффициент влагопроницаемости также увеличился в 500 - 600 раз. Имея в виду, что производительность обычного фильтра обратного осмоса составляет 2-30 л/час и взяв среднюю производительность в 15 л/час, при приложении электрического поля возможно получение производительности в 7,5 тонны в час, что является производительностью уже промышленных фильтров.
Проведен эксперимент с определением коэффициента влагопроницаемости триацетатцеллюлозной пленки на установке, определяющей влажностные характеристики кулонометрическим датчиком. Коэффициенты влагопроницаемости и диффузии воды через материал определялись по токовой нагрузке кулонометрического датчика. Без приложения напряжения токовая нагрузка через 6 минут после контакта пленки с водяными парами (в установившемся режиме) была 2,2 мА. После приложения электрического поля частотой 50 Гц и напряжением 500 В через тот же промежуток времени токовая нагрузка достигла 132 мА и продолжала расти, но поскольку датчик не рассчитан на такую нагрузку и недопустимо разогрелся, довести эксперимент до установившегося значения токовой нагрузки не удалось. Однако путем экстраполяции экспериментальных данных токовая нагрузка в установившемся режиме влагопереноса при приложенном напряжении и в отсутствие такового отличается в 500 - 600 раз. Таким образом, коэффициент влагопроницаемости также увеличился в 500 - 600 раз. Имея в виду, что производительность обычного фильтра обратного осмоса составляет 2-30 л/час и взяв среднюю производительность в 15 л/час, при приложении электрического поля возможно получение производительности в 7,5 тонны в час, что является производительностью уже промышленных фильтров.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент США 4973408, кл. B 01 D 61/06. 1990.
1. Патент США 4973408, кл. B 01 D 61/06. 1990.
2. Соболев В.В. Влияние электрического поля на влажностные характеристики полярных полимеров. // Электрическая промышленность. Серия "Электротехнические материалы" Выпуск 13. 1971.
3. Доценко Н. С. Соболев В.В. Долговечность элементов радиоэлектронной аппаратуры (влияние влаги). - Ленинград. Изд. "Энергия". 1973.
Claims (4)
1. Способ очистки и деминерализации воды, заключающийся в использовании в качестве фильтрующей мембраны полимерной пленки, отличающийся тем, что на мембрану подают переменное электрическое поле нормально плоскости пленки, совпадающее по направлению с направлением влагопереноса.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фильтрующей мембраны используют триацетатную пленку.
3. Универсальный фильтр для очистки и деминерализации воды, включающий цилиндрический корпус, мембрану из полимерной пленки и вращающийся ротор, отличающийся тем, что на мембрану подается переменное электрическое поле, нормальное к плоскости мембраны, совпадающее по направлению с направлением влагопереноса, при этом ротор служит для удаления осадка с мембраны.
4. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что мембрана выполнена из триацетатной пленки.
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99103912A RU99103912A (ru) | 2001-01-27 |
RU2173669C2 true RU2173669C2 (ru) | 2001-09-20 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104445788B (zh) | 高含盐废水处理回用零排放集成工艺 | |
JP2944939B2 (ja) | 脱硫排水の処理方法及び装置 | |
AU2006303091B2 (en) | Water purification method and apparatus involving generation of bipolar layer | |
JP3800449B2 (ja) | 高濃度の塩類を含有する有機性廃水の処理方法及び装置 | |
JPH10272495A (ja) | 高濃度の塩類を含有する有機性廃水の処理方法 | |
KR20050001895A (ko) | 막분리를 이용한 하수 및 침출수의 순수화 재이용 시스템 | |
RU2173669C2 (ru) | Способ очистки и деминерализации воды и устройство, осуществляющее способ | |
KR0162157B1 (ko) | 역삼투막 시스템을 이용한 화학 폐수의 처리방법 | |
KR100193785B1 (ko) | 정밀여과와 역삼투막을 이용한 불산 폐수 처리및 재이용 방법과 그 장치 | |
JPH0899097A (ja) | 水浄化方法および装置 | |
JP3271744B2 (ja) | 電気透析装置による脱塩方法 | |
KR20000032099A (ko) | 역세가능형 정밀여과막과 역삼투시스템을 이용한 염색폐수처리방법 | |
WO2011155282A1 (ja) | 淡水生成装置および淡水生成方法 | |
RU2216521C1 (ru) | Способ обратноосмотического обессоливания воды | |
KR100398419B1 (ko) | 고로집진수 재이용방법 | |
CN108483778A (zh) | 一种海水淡化工艺 | |
KR100345725B1 (ko) | 역삼투와나노필터시스템을이용한폐수처리방법 | |
JP3238095B2 (ja) | 汚水の浄化方法及びその装置 | |
JPH0847698A (ja) | 水浄化方法および装置 | |
Siriraksophon et al. | Evolution of Pretreatment Methods for Nanofiltration Membrane Used for Dissolved Organic Matter Removal in Raw Water Supply. | |
SU628094A1 (ru) | Способ очистки нефтесодержащих сточных вод | |
SU1712318A1 (ru) | Способ получени санитарно-бытовой воды | |
RU2129527C1 (ru) | Способ очистки природных вод | |
RU2151172C1 (ru) | Способ очистки сточных вод спиртового производства | |
JPH09174051A (ja) | し尿処理水の脱塩方法 |