Что такое селективность системы по солям?
Селективность системы обратного осмоса по солям — важнейший показатель работы установки. Он характеризует эффективность, с которой мембранный элемент удаляет растворённые вещества из исходной воды в процессе обратного осмоса, и обычно выражается в процентах. Чем выше селективность по солям, тем полнее система удаляет примеси и тем лучше качество очищенной воды. Эффективная технология обессоливания методом обратного осмоса широко применяется при опреснении морской воды и в промышленной водоподготовке.
Расчёт селективности системы обратного осмоса по солям
Селективность по солям отражает способность обратноосмотической мембраны пропускать растворитель, задерживая при этом растворённые вещества. Общее солесодержание (минерализация, TDS) — это, по сути, суммарное содержание солей в воде, причём величина TDS пропорциональна удельной электропроводности. Селективность по солям рассчитывают двумя способами:
Основные факторы, влияющие на селективность по солям
- Давление исходной воды. Повышение давления исходной воды увеличивает удельную производительность обратноосмотической мембраны, и до определённого предела селективность по солям также растёт. По достижении этого предела селективность перестаёт меняться, а дальнейшее превышение давления приводит к повреждению мембранного элемента.
- Температура исходной воды. Обратноосмотическая мембрана очень чувствительна к изменению температуры исходной воды. Температура напрямую влияет на вязкость воды и скорость переноса солей. С ростом температуры скорость прохождения солей через мембрану увеличивается, удельная электропроводность со стороны фильтрата возрастает, а селективность по солям снижается. Иными словами, при повышении температуры исходной воды селективность мембраны падает, и наоборот — при низких температурах селективность мембраны выше.
- Солесодержание исходной воды. При неизменном давлении исходной воды чем выше её солесодержание, тем выше осмотическое давление; при этом возрастает проницаемость мембраны по солям, увеличивается их проскок, а селективность по солям снижается.
- Значение pH поступающей воды. Наибольшая селективность обратноосмотической мембраны по солям достигается при pH около 7. Проницаемость мембранной системы по солям меняется в зависимости от pH, однако слишком высокое или слишком низкое значение pH может повредить мембрану.
- Недостаточная предварительная очистка от примесей. Если система предварительной очистки перед обратноосмотической мембраной плохо удаляет примеси, избыток загрязнений приводит к засорению и загрязнению мембраны, ухудшает её фильтрующие свойства, снижает качество фильтрата и степень задержания.
- Коэффициент извлечения (выход фильтрата). Высокий коэффициент извлечения означает, что бóльшая доля воды отбирается в виде фильтрата; при этом концентрация растворённых веществ в концентрате постепенно возрастает, что ведёт к снижению степени задержания.
- Валентность ионов и размер молекул солей. Селективность осмотической мембраны по различным веществам определяется прежде всего их структурой и молекулярной массой. Для многовалентных ионов и сложных одновалентных ионов селективность выше, а для простых одновалентных ионов — таких как ионы натрия, калия, хлорид-ионы — несколько ниже. С увеличением диаметра молекулы селективность по солям возрастает.
- Более высокая селективность по солям в двухступенчатой системе обратного осмоса по сравнению с одноступенчатой. Двухступенчатая система обратного осмоса означает, что фильтрат первой ступени подаётся на вход второй ступени в качестве исходной воды. Солесодержание фильтрата первой ступени уже относительно низкое, после чего этот фильтрат повторно проходит через обратноосмотическую мембрану. Хотя селективность по солям на второй ступени окажется значительно ниже, чем на первой, суммарная селективность системы повышается.
Пример
Предположим, что величина TDS воды составляет 1000 мг/л, селективность по солям обратноосмотической мембраны первой ступени равна 99 %, а второй ступени — 80 %. Тогда суммарная селективность системы по солям достигает (1000 − 2) / 1000 = 0,998 = 99,8 %, что выше, чем 99 % селективности мембраны первой ступени.
Как повысить селективность по солям?
- Подобрать значения pH и температуры, оптимальные для работы мембранного элемента, и определить режим его максимальной эффективности;
- Не стремиться к чрезмерно высокому коэффициенту извлечения, который ведёт к ухудшению качества фильтрата и снижению селективности по солям; определять оптимальный баланс между коэффициентом извлечения и селективностью исходя из конкретных требований и характеристик воды;
- Повышать селективность по солям за счёт умеренного увеличения рабочего давления;
- Проводить регулярную очистку и техническое обслуживание, чтобы минимизировать загрязнение и образование отложений на поверхности мембраны;
- Чтобы исключить засорение и загрязнение мембранных элементов, способные снизить селективность по солям, на начальном этапе необходимо установить дополнительную систему предварительной очистки, удаляющую максимальное количество примесей и поддерживающую эффективную работу обратноосмотических мембран;
- Если селективность по солям на первой ступени обратного осмоса не достигает требуемого уровня, можно добавить вторую ступень обратного осмоса — суммарная селективность системы по солям возрастёт.
Готовое решение — установки АКВАПЛЕКС
Промышленные установки обратного осмоса АКВАПЛЕКС серии 8040 (1–10 м³/ч) поставляются в сборе с предподготовкой, насосом высокого давления и приборами контроля — спроектированы под параметры вашей воды.
