Спосіб ультрафільтраційної очистки води від заліза

Реферат: Спосіб ультрафільтраційної очистки води від заліза, що включає модифікацію полімерної мембрани, при якому поверхню мембрани додатково модифікують шаром наночастинок магнетиту, який прищеплють в три етапи: на першому етапі відбувається взаємодія кінцевих гідроксильних груп мембран з діепоксидом, на другому етапі аміногрупи ΠΕΙ реагують з епоксидними групами з утворенням амідних зв'язків, на третьому етапі проведено повторну епоксидацію. UA 121861 U (12) UA 121861 U UA 121861 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до техніки очищення рідин від іонів заліза і може бути застосована в технологічних процесах знезалізнення природних та стічних вод. Відомий спосіб знезалізнення, що передбачає зменшення вмісту іонів заліза у воді при використані полісульфонових мембран [Воронов Ю.В., Водоотведение и очистка сточных вод: Учебное пособие. - изд. 4-е, доп. и перераб. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. - с. 178]. У такий спосіб забезпечується високий ступінь очищення води від заліза. Вказаний спосіб передбачає використання ультрафільтраційної установки та полісульфонових мембран для знезалізнення води. Процес очищення проходить під високим тиском і супроводжується збільшенням швидкості трансмембранного потоку. Вказаний метод має ряд вагомих недолік, найбільші з яких: низька ступінь затримки заліза, збільшення концентраційної поляризації. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованої корисної моделі є розробка фільтраційної мембрани для процесів очистки та розділення речовин [Патент № 92778 Укр., B01D 61/00 Способи розділення, використання напівпроникних мембран, наприклад діаліз, осмос або ультрафільтрація; пристрої, допоміжне обладнання або операції, спеціально призначені для даних цілей / Заграй Я.М. (UА), Величко O.П. (UA)]. Використання фільтраційної мембрани для процесів очистки і розділення речовин має синтетичний матеріал, який, в свою чергу, створює певний бар'єр, що знижує адсорбцію забруднювачів на поверхні мембран. Також мембрана містить додаткові шари, утворені з розчинів полімерів різної концентрації. В основу корисної моделі поставлено задачу забезпечити ефективне знезалізнення природних та стічних вод з мінімальним використанням електричної енергії та додаткових реагентів. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому способі ультрафільтраційної очистки води від заліза новим є те, що він включає модифікацію полімерної мембрани, при якому поверхню мембрани додатково модифікують шаром наночастинок магнетиту, який прищеплюють в три етапи: на першому етапі відбувається взаємодія кінцевих гідроксильних груп мембран з діепоксидом, на другому етапі аміногрупи ΠΕΙ реагують з епоксидними групами з утворенням амідних зв'язків, на третьому етапі проведено повторну епоксидацію. Реалізація способу із зазначеними відмінними ознаками забезпечує очищення води від заліза до гранично допустимих концентрацій через мембрану, модифіковану наночастинками магнетиту. Модифікація мембрани відбувалась у три етапи. На фіг. 1 наведено перший етап модифікування мембран епоксидом. Проводили взаємодію кінцевих гідроксильних груп мембран з діепоксидом PGDGE. Для цього мембрани були поміщені у 50 мл 0,3М розчину PGDGE в ізопропанол - водному азеотропі (43,9 г ізопропанолу та 6,1 г деіонізованої води). На фіг. 2 наведено другий етап модифікування мембрани поліетиленіміном. Після 15 хв. інкубації (набрякання поверхні мембрани) реакція каталізувалася 50 мкл 1М KОН. Зразки витримувалися при кімнатній температурі протягом 15 год. Після відмивання дистильованою водою, мембрани витримували в 0,5 % водному розчині ΠΕΙ протягом 1 години за кімнатної температури. В результаті модифікування аміногрупи ΠΕΙ реагують з епоксидними групами з утворенням амідних зв'язків. На фіг. 3 наведено третій етап модифікування мембран повторною епоксидацією. На фіг. 4 показана схема прищеплення стабілізованих ПЕІ наночастинок магнетиту. Прищеплення наночастинок магнетиту проводили шляхом поміщення мембран в розчин стабілізованих наночастинок протягом 10 год. при кімнатній температурі. Приклад. Запропонована корисна модель була реалізована на прикладі очищення води від іонів заліза (II). Був проведений процес ультрафільтрації на мембрані PES-030H, модифікованій наночастинками магнентиту, зі змінним тиском. Концентрація комплесоутворювача карбоксиметилцелюлози С(КМЦ)=0,1 %. Початкова концентрація іонів заліза (II) в розчині 3 C(Fe2+)=20 мг/дм , в процесі ультрафільтрації рН=5. Кінцева концентрація іонів заліза (II) в 3 розчині С(Fe2+)=0,02 мг/дм . Ступінь затримання (R) заліза (II) досягає 99,93 %, при цьому 3 2 трансмембранний потік (Jv) зростає до 112,6 дм /м год. Таким чином, запропонована корисна модель дозволяє забезпечити ефективне зменшення вмісту заліза в природних та стічних водах без складного обладнання. Використання мембран, модифікованих наночастинками, дозволяє розробляти прості та високоефективні системи очищення вод різноманітного походження. 1 UA 121861 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб ультрафільтраційної очистки води від заліза, що включає модифікацію полімерної мембрани, при якому поверхню мембрани додатково модифікують шаром наночастинок магнетиту, який прищеплють в три етапи: на першому етапі відбувається взаємодія кінцевих гідроксильних груп мембран з діепоксидом, на другому етапі аміногрупи ΠΕΙ реагують з епоксидними групами з утворенням амідних зв'язків, на третьому етапі проведено повторну епоксидацію. 2 UA 121861 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3