Способ деминерализации воды

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 475 А 9) (11) 14, С 0 5 В Й КОМИТЕТМ И ОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕННПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИС БРЕТЕ ИЗАЦИИ ВОДЫ еминерэлизации х вод. Сущность нерализованную мощью обратноый лигнин в Конанионогенное ении ПАВ; суль. формированы проводят на ане со стандарт%. 1 з.п, ф-лы,имии и хи я и С С Саи цкая, С.С.Саилизация лининм осмосом с ских мембран, 84, МЗ, с.252 -Изобретен и может быть лизации прироВ настоящ мым методом д и промышленн мос,ие от испОЛ дных ее вр еминых вод осится к очистке воды зовано для деминераи промышленных вод, мя широко применяеерализации природных является обратный осВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт коллоидной хводы им, А.В,Думанского(56) Т.В.Князькова, А.А,Кавидов, А.В.Гармаш, Деминерасодержащих вод обратньиспользованием динамичеХимия и технология воды. 19257. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ деминерализации воды с помощью обратного осмоса на динамических мембранах, формируемых из сульфатного лигнина на ультрафильтрационных и обратноосмотических ацетатцеллюлозных мембранах непосредственно в процессе обратного осмоса при постоянном присутствии полимера в обрабатываемой воде.Способ заключается в том, что минерализованный раствор, в котором содержится растворенный сульфатный лигнин в концентрации 15-100 мг/л, подвергают разделению в мембранном разделителе с ацетатцеллюлозными обратноосмотическими или ультрафильтрационными мембрана(54) СПОСОБ ДЕМИНЕРАЛ (57) Использование: для д природных и промышленны изобретения: в высокоми воду перед обработкой с по го осмоса вводят сульфатн центрации 15-100 мг/л и ПАВ при массовом соотнош фэтный лигнин от 1:10 до 10 ние динамической мембра ацетатцеллюлозной мембр ной селективностью выше 1 табл, В ми при давлении 1 - 5 МПа, скорости течения раствора в надмембранном канале 0,4 - 1 м/с, рН 7, и после установления динамического равновесия мембрана-раствор (т.е. после окончания формирОвания динамической мембраны, которое наступает через 3- 8 ч в зависимости от плотности ацетатцеллюлозной мембраны-ппдложки) ь процесс ведут в том же режиме с получением фильтрата постоянного составаДанные динамические мембраны обеспечивают более высокое солезадержание, чем ацетатцеллюлозные мембраны с той же, фкак у динамических, водопроницаемостью.Однако известный способ эффективен Л только при относительно невысокОЙ минерализации воды. С увеличением концентрации соли в разделяемом растворе более а 13 - 15 г/л ионная слективность снижается, и уже при концентрации 30 г/л для Ка 2 ЯО 4 не превышает 80% (22 - 80%) в области давлений 3-5 МПа, На плотных мембранах (со стандартной ионной селективностью 80%) улучшение солезадержания за счет формирования динамической мембраны при высо5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кой концентрации соли практически не достигается или происходит ухудшение разделительных свойсгв,Цель изобретения - повышение солезадержания при обработке высокоминерализованной воды,Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу деминерализации воды с помощью обратного осмоса на динамической .,мембране, получаемой на "ацетатцеллюлозной мембране при введенйи сульфатного лигйина в обрабатываемую воду в концентрации 15 - 100 г/л, в воде дополниТельно растворяют аниогенные ПАВ при массовом отношении ПАВ:сульфатный лигнин в диапазоне от 1;10 до 1;1000, и формирование динамической мембраны проводят на ацетатцеллюлозной мембране со стандартной селективностью выше 60 ф, предпочтительно 66 - 90%.Для осуществления предлагаемого способа могут быть использованы следующие анионогенные ПАВ: соли карбоновых кислот с общей формулой СНа+ СООМа; соли алкилсерных кислот (алкилсульфаты) с общей формулой СНп+1304 йа; соли алкан- и алкилароматических сульфокислот (сульфонаты) с общей формулой СН 2+1 СН 2 п+1 СНЯО Ма; СпН 2 п+150 з Ма и другие сульфонаты.Используемые для осуществления способа аниогенные ПАВ должны быть растворимы в водных растворах солей. Нерастворимые ПАВ неэффективны для достижения поставленной цели,Пределы массового отношения ПАВ и сульфатного лигнина устанавливаются, исходя из следующих соображений, Нижний предел по ПАВ 1;1000 определяется минимальной долей ПАВ в смеси с сульфатным лигнином, при которой достигается положительный эффект (повышение солезадержания), Пол ожител ьн ый эффект наблюдается при увеличении соотношения ПАВ;сульфатный лигнин до 1:10 и даже выше; при этом не замечено существенного изменения (ухудшения или улучшения) солезадержания, Повышение массового соотношения ПАВ:сульфатный лигнин больше 1:10 не имеет практического смысла, поскольку ПДК анионогенных ПАВ в воде составляют 10 мг/л. При соотношении ПАВ:сульфатный лигнин, близком к нижнему рекомендуемому значению (1:1000), достаточная концентрация ПАВ в обрабатываемой воде на 2 порядка ниже ПДК,Для осуществления способа формирование динамической мембраны из сульфатного лигнина с дополнительным вводом анионогенных ПАВ проводят на ацетатцеллюлозных мембранах со стандартной ионной селективностью (т,е. селективностью по раствору йаС с концентрацией 5 г/л при давлении 5 МПа) выше 60/. На мембранах с более низкой селективностью положительный эффект практически не наблюдается, т,к, динамические мембраны нестабильным либо не формируются, Преимущественная область стандартной селективности ацетатцеллюлозных мембран - 66 - 90 установлена, исходя из получения существенного положительного эффекта,Ввод анионогенного ПАВ в качестве добавки к сульфатному лигнину при формировании динамических мембран на ацетатцеллюлозных мембранах со стандартной селективностью выше 60 способствует улучшению солезадержания, в основном; при высоких концентрациях соли в обрабатываемой воде, т.е, предлагаемый способ предотвращает резкое падение солезадержания с ростом концентрации соли, которое наблюдается без использования ПАВ.Способ осуществляют следующим образом.В минерализованную воду вводят сначала анионогенные ПАВ, затем сульфатный лигнин в количествах, обеспечивающих массовое отношение ПАВ:сульфатный лигнин 1;10 - 1:1000, Ввод добавок может быть осуществлен в виде дозировочного раствора, содержащего смесь ПАВ и сульфатного лигнина в заданном соотношении, Воду с введенными добавками направляют в мембранный разделитель, в котором на ацетатцеллюлозных мембранах со стандартной ионной селективностью выше 60. преимущественно 66 - 90/ в процессе обратного осмоса идет формирование динамической мембраны,После окончания формирования динамической мембраны осуществляется деминерализация воды с получением фильтрата постоянного состава.П р и м е р 1, В 20 л водного раствора Иа 2304 с концентрацией соли 50 г/л вводят 10 мг технического динатрийметиленнафталинсульфоната (Нф) с содержанием основного продукта 32/, и перемешивают до растворения, Концентрация технического ПАВ при этом составляет 0,5 мг/л, а по основному веществу - 0,16 мг/л, Затем в минерализованный раствор вводят 2 г сульфатного лигнина в виде 10/-ного раствора. Концентрация лигнина в растворе - 100 мг/л, а массовое соотношение ПАВ;сульфатный лигнин 1;200 по техническому ПАВ или 1:625 по основному веществу ПАВ, Полученный раствор подают в разделитель с напорной камерой в виде канала длиной 30 см, шириной 0,3 см, высотой 01, см, снабженный обратноосмотической ацетатцеллюлозной мембраной иВладипори марки МГА, Стандартная ионная селективность мембраны по ее технической характеристике - 80,4%. Процесс обратного осмоса проводят при давлении 3 МПа, скорости течения в напорном канале 1 м/с, температуре 22 С, рН раствора 6,9. Через 3,5 ч на ацетатцеллюлозной мембране формируется динамическая мембрана, о чем свидетельствуют постоянные характеристики селективности и удельной производительности. Установившаяся селективность (солезадержание) динамической мембраны по натрий-иону составляет 92,9 опри удельной производительности 19,3 л/м ч (таблица, пример 11).При проведении процесса в аналогичных условиях без предварительного ввода ПАВ селективность по натрий-иону равна 64,7%, удельная производительность - 20,9 л/м ч (таблица, пример 12),П р и м е р 2. Для ввода в минерализованную воду готовят смешанный дозировочный раствор сульфатного лигнина и ПАВ следующим образом. Навеска пальмитиновой кислоты (0,5 г) растворяется в 1 л 0,1 М раствора ИаОН при нагревании, в результате получается раствор пальмитата натрия. К навеске 50 г сульфатного лигнина в виде порошка постепенно добавляют щелочной раствор пальмитата натрия, перемешивают до полного растворения. Полученный дозировочный раствор содержит ПАВ и сульфатный лигнин в массовом отношении 1:100,В 20 л водного раствора йаС с концентрацией 25 г/л вводят 8 мл дозировочного раствора, Концентрация ПАВ и сульфатного лигнина составляет соответственно 0,2 и 20 мг/л.Минерализованный раствор с добавками подают в разделитель, описанный в примере 1, но снабженный ультрафильтрационной ацетатцеллюлозной мембраной иВладипори марки УАМ, предварительно опрессованной под давлением 5 МПа на растворе 5 г/л МаС до постоянных характеристик разделения, Селективность этой мембраны после опрессовки на растворе 5 г/л Ма С при давлении 5 МПа, т,е, в стандартных условиях, составляет 66,0%.Процесс обратного осмоса проводят при давлении 5 МПа, скорости течения раствора в напорном канале 1 м/с, температуре 23 С, рН раствора 7,0. Через 4,5 ч устанавливаются постоянная селективность и удельная производительность, т,е, завершается формирование динамической мембраны. Установившаяся селективность динамической мембраны равна 88,5% при удельной производительности64,2 л/м ч (таблица, пример 5).При веденйи процесса в аналогичныхусловиях, но с вводом в минерализованный5 раствор только сульфатного лигнина в концентрации 20 мг/л без ввода ПАВ селективность динамической мембраны понатрии-иону составляет 93,1удельнаяпроиеводителвноств - 92,9 л/и ч (таблица,10 пример 6).Таким же способом был проведен процесс бартного осмоса высокоминерализованной воды на динамических мембранах сиспользованием различных анионогенных15 ПАВ и ацетатцеллюлозных ультрафильтрационных (типа УАМ) и обратноосмотических(типа МГА) мембран разной плотности. Результаты приведены в таблице.Как видно из таблицы, при использова 20 нии предлагаемого способа достигается повышение солезадержания при высокойминерализации воды и давлениях, применяемых в практике обратного осмоса, Существенное увеличение солезадержания и25 достижение селективности выше 80% наблюдается при осуществлении способа с использованием ацетатцеллюлозныхмембран со стандартной ионной селективностью ( ро) 66 - -90% (предпочтительная оЬ 30 ласть), В этой области увеличение (прирост)селективности Ь р ( Л уу = о заяе - у 2 изв., гдер зяв. и диев. - селективности, получаемыев заявленном и известном способах соответственно) при минерализации обрабаты 35 ваемой воды 25 - 100 г/л и давлении 3 - 5 МПасоставляет: 25 - 40 бпри 00=66 - 82 и 5 -15 бпри ро=88 - 90%, При сро) 90 приростселективности составляет 1 - 5 о ,Формула изобретения1. Способ деминерализации воды с по 40 мощью обратного осмоса на динамическоймембране, получаемой на ацетатцеллюлозной мембране при введении сульфатноголигнина в обрабатываемую воду в концентрации 15-100 мг/л, о т л и ч а ю щ и й с я45 тем, что,с целью повышения солезадержания при обработке высокоминерализованной воды, в ней дополнительно растворяютанионогенное ПАВ при массовом соотношении ПАВ: сульфатный лигнин в диапазоне от1:10 - 1;1000, и формирование динамическоймембраны проводят на ацетатцеллюлозноймембране со стандартной селективностьювыше 60%.2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что формирование динамической мембраны проводят на ацетатцеллюлозноймембране со стандартной селективностью66-90 .1766475 Давление,МПа Селективность ацетатцеллюлозной ненбраны в стандартных условиях (по раствору 5 г/л НаС 1 при РН Па ) ю (то Вид ПАВ удельнаяпроизводительность,л/нлч Селективность понатрий"иону, л Концентрация ПАВЭнг/л ОтношениеПАВ:сульфатный лигнин Концентрация сульфатноголигнина,нг/л Отг:пlп Концентрация соли (Наа 504НаС 1) в растворе, г/л 1 О 7 50,0 1:50 Стеарат натрия(НаОВСю НаСНтСго Ра 50 аНа) 12 64,7 75,2 73,0 96,0 71,4 95,Э 20,9 28,2 27,8 1:2000 82,0 0,025 50,0 Стеарат натрия 1 Э 301415 401617 33 1:1000 25,5 26,0 11,8 82,0 0,05 500 Стеарат натрия Додецилсульфат натрия(С,гНтВСООКа) 2,0 20,0 11 0 88,5 2,0 88,5 40,0 18,5 18,2 22,8 23,5 14,6 14,9 1:200 0,2 Деканоат натрия 88,5 0,1 1:150 15,0 Стеарат натрия 885 15,0 0,1 1:500 Нф 50,0 90,0 и 1;400 40,0 0,1 90,0 1 Э,2 Пальнитат натрия 13,7 6,9 1:500 О,90,0 Нф 50,0 7,0 1:200 93,8 0,1 20,0 9,5 9,4 РедакторС, Кулакова Заказ 3498 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат" Патент",г.ужгород,ул. Гагарина,101 1819 3320 2 40.22 40 23 46 24 25 70 2627 100,2 28 29 50 30 Составитель Н,КекишеваТехред М,Моргентал Корректор М.Шароши 80,8 96,0 84,2 94,6 83,Э 95,6 89,0 96,1 80,2 95,0 85,1 96,9 95,2