Спосіб одержання зворотно-осмотичної мембрани і зворотно-осмотична мембрана

1 Спосіб одержання зворотно-осмотичної мембрани, що включає формування шару глинистого мінералу на поверхні мембрани-підкладки, який відрізняється тим, що процес формування здійснюють при 0,2МРа і потім утворений шар мінералу змивають з поверхні мембранипідкладки 2 Зворотно-осмотична мембрана, яка відрізняється тим, що вона містить у порах шар глинистого мінералу, отриманого по способу за п 1 Винахід відноситься до області виготовлення формованих матеріалів, зокрема, до виготовлення зворотньо-осмотичних мембран, і може бути використаний для концентрування ІОНІВ важких металів і очистки стічних вод від них у фармацевтичній, ХІМІЧНІЙ, електронній, гальванічній, гірничодобувній та ш галузях промисловості Відомий спосіб одержання зворотньоосмотичної мембрани для очистки стічних вод від ІОНІВ магнію [ДД Кучерук, Динамические мембраны из гидроксополимеров алюминия,- 1991,Т 13, №7, С 664-669] [1] Зворотньо-осмотичну мембрану одержують обробкою мембранипідкладки - ультрафільтраційної ацетилцеллюлозної мембрани (УАМ-150, УАМ-300, УАМ-500)пдроксосполуками алюмінію у розчинах хлоридів алюмінію, магнію чи калію Обробку здійснюють на лабораторній установці, що містить Зворотньоосмотичну комірку із магнітною мішалкою Робоча поверхня мембрани у комірці складала 0,4дм Експерименти проводили в режимі рециркуляції вихідного розчину об'ємом 5дм 3 при тиску 2-ЗМРа У процесі роботи вимірювали коефіцієнт затримки ІОНІВ сформованою мембраною Максимальна величина коефіцієнта затримки ІОНІВ АІ 3 + дорівнює 0,95, а М д 2 + - 0 , 9 2 брана, отримана даним способом, не може ефективно використовуватися для очистки води від ІОНІВ важких металів внаслідок особливостей її структури Крім того, як недолік способу [1] слід зазначити, що для реалізації способу необхідно додаткове устаткування, що витримує високий тиск (комірку, насоси, арматура), що є неекономічним Найбільш близькими до винаходу за технічною суттю й ефектом, який досягається, є спосіб одержання зворотньо-осмотичної мембрани та зворотньо-осмотична мембрана, викладені у статті [А П Криворучко, И Д Атаманенко, Л Ю Козьмина, В П Бадеха Мембранная очистка воды от ионов Со(ІІ) с применением глинистих минералов, Як випливає з технічної суті способу [1], мем X T B . - 2 0 0 0 . - T 22, №6, С 632-642] [2] Суть відомого способу [2] полягає в наступному Дослідження проводили в непроточній комірці об'ємом 1дм3, що містить мембрану-підкладку зворотньоосмотичну полімерну поліамідну мембрану ОПАМ площею 0,95дм2 В комірку поміщали 1дм3 вихідного розчину, який містить 1г/дм3 глинистого мінералу (монтморилоніту) і 25г/дм ІОНІВ Со(ІІ), при тиску 0,2МРа Для формування шару глинистого мінералу на мембрані-підкладці використовували монтморилоніт, палигорскіт та ІНШІ 00 о (О 00 48608 глинисті мінерали Розчин над мембраною постійно перемішували магнітною мішалкою (швидкість и обертання у всіх випадках складала 300об/хв) Розчин продавлювали протягом 2 год, що забезпечило формування шару глинистого мінералу на поверхні мембрани-підкладки У матеріалах статті не представлені дані по очистці та концентруванню ІОНІВ СО(ІІ) сформованою мембраною Нами були проведені дослідження ефективності роботи сформованої мембрани у процесі очистки води від ІОНІВ Со(ІІ) і їхнього концентрування Дослідження проводили в тій же комірці зі сформованим шаром монтморилоніту Через мембрану пропускали послідовно 2дм 3 розчину Со(ІІ) із концентрацією 25мг/дм3 у присутності монтморилоніту, введеного при формуванні шару, при тиску 0,2МРа протягом ЗОгод Ступінь очистки води від ІОНІВ Со(ІІ) оцінювали за коефіцієнтом затримки, котрий розраховували за формулою R = (1-CO4/CBHX)-100%,fle Соч і Свих - ВІДПОВІДНО концентрації ІОНІВ Со(ІІ) у пермеаті та у вихідному розчині Для визначення коефіцієнта затримки визначали концентрацію ІОНІВ Со(ІІ) у пробах пермеату, які відбирали послідовно об'ємом 20см3 Концентрацію ІОНІВ СО(ІІ) визначали фотометричне У процесі продавлювання 2-х дм 3 розчину, концентрація ІОНІВ кобальту у пермеаті складала 4,3мг/дм3, тобто ступінь очистки дорівнювала 83,3% При цьому кратність концентрування досягає 19 і трансмембранний потік дорівнює 1,35мкм/с При подальшому продавлюванні концентрація ІОНІВ Со(ІІ) у пермеаті підвищувалася Отримані результати досягнуті при використанні зворотньо-осмотичної мембрани, що містить на мембрані-підкладці сформований шар монтморилоніту Таким чином, недоліками способу [2] є недостатньо висока кратність концентрування ІОНІВ Со(ІІ), порівняно низька продуктивність, яка характеризується трансмембранним потоком, а також недостатньо високий ступінь очистки води від ІОНІВ кобальту Задачею даного винаходу є розробка способу одержання зворотньо-осмотичної мембрани і складу мембрани шляхом зміни умов обробки мембрани-підкладки глинистим мінералом, що забезпечило б збільшення кратності концентрування ІОНІВ важких металів, ступеня очистки і величини трансмембранного потоку при використанні отриманої зворотньо-осмотичної мембрани у процесі обробки вихідної води Для вирішення поставленої задачі запропонований спосіб одержання зворотньоосмотичної мембрани, котрий включає формування шару глинистого мінералу на поверхні мембрани-підкладки, у якому, ВІДПОВІДНО до винаходу, утворений шар мінералу змивають із поверхні мембранипідкладки Поставлена задача вирішується також і складом зворотньо-осмотичної мембрани, отриманої запропонованим способом, що, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, містить у порах шар глинистого мінералу Нами встановлено, що запропонований спосіб одержання зворотньо-осмотичної мембрани шляхом формування шару глинистого мінералу на поверхні мембрани-підкладки із наступним його змивом, забезпечує одержання якісно нової зворотньо-осмотичної мембрани, що містить шар глинистого мінералу тільки у порах, при використанні якої досягається велика ефективність процесу очистки-концентрування Результат цей є новим, оскільки із літературних даних не відомий факт одержання зворотньо-осмотичної мембрани із шаром глинистого мінералу в и порах Використання отриманої в такий спосіб мембрани, дозволяє більш ефективно концентрувати іони важких металів та істотно підвищити продуктивність мембрани у процесі очистки - концентрування стічних вод, а також і ступінь очистки Таким чином, сукупність суттєвих ознак запропонованого способу одержання зворотньоосмотичної мембрани і и складу є необхідним та достатнім для досягнення забезпечуваного винаходом технічного результату - підвищення кратності концентрування ІОНІВ важких металів (на прикладі Со(ІІ)) до ЗО разів), збільшення продуктивності за рахунок збільшення трансмембранного потоку на 15%, а також збільшення ступеня очистки до 90,0% Приклад реалізації за винаходом Для реалізації процесу очистки води від ІОНІВ Со(ІІ) та їхнього концентрування використовували полімерну зворотньо-осмотичну поліамідну мембрану ОПАМ-КН Підготовлену згідно [Заключение по гигиенической оценке мембран марок ОПАМ-К, ОФАМ-К, ОПАМ-КН, ОФАМ-КН Министерство здравоохранения, Москва, 1995 р ] [3] зворотньо-осмотичну мембрану поміщали в непроточну комірку об'ємом 1г/дм В комірку заливали 1дм3 розчину, який містить 1г/дм3 монтморилоніту і 25мг/дм3 Со(ІІ) Розчин продавлювали через мембрану при тиску 0,2МРа і постійному перемішуванні (швидкість обертання магнітної мішалки у всіх випадках складала 300об/хв ) У процесі продавлювання формується шар глинистого мінералу на поверхні мембрани-підкладки Після продавлювання 1дм3 досліджуваного розчину, комірку демонтували, осад з поверхні мембрани видаляли і повторно поміщали мембрану в комірку Потім через сформовану мембрану пропускали розчин, що містить 25мг/дм3 ІОНІВ Со(ІІ) Ефективність роботи отриманої мембрани визначали у такий спосіб Відбирали проби пермеату (очищеного розчину) об'ємом 20см3 У кожній пробі пермеату визначали концентрацію ІОНІВ кобальту Концентрація ІОНІВ кобальту у пермеаті 2,5мг/дм3 Проби відбирали до моменту початку росту концентрації ІОНІВ Со(ІІ) у них До цього моменту пройшло 2,5дм3 кобальт вмісного розчину Ступінь очистки при цьому склала 90,0%, досягнута продуктивність запропонованої зворотньо-осмотичної мембрани характеризується величиною трансмембранного потоку на рівні 1,55мкм/с Кратність концентрування ІОНІВ СО(ІІ) дорівнює ЗО Переваги запропонованого способу одержання мембрани у порівнянні з відомим полягають у наступному Запропонований спосіб забезпечує одержання якісно нової зворотньо-осмотичної мембрани, що дозволяє підвищити ступінь очистки забрудненої рахунок збільшення трансмембранного потоку від 1,35мкм/с до 1,55мкм/с Ступінь концентрування води від ІОНІВ Со(ІІ) від 83% до 90%, тобто - на ІОНІВ СО(ІІ) запропонованої зворотньо-осмотичної 7% При цьому продуктивність зворотньоосмотичної мембрани підвищується на 15% за мембраною, у порівнянні з відомою збільшилася від 19 до ЗО, тобто в 1,6 рази ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71