wszystkie | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | R | S | T | U | W | Y | Z

• Zasadowość

  Buforująca zdolność wody; Zdolność wody do neutralizowania się. Zapobiega to zbyt kwaśnemu lub zasadowemu poziomowi pH. Powoduje że węgiel jest dodawany do wody. Zasadowość stabilizuje pH wody około wartości 7. Jednak, kiedy kwasowość jest wysoka zasadowość spada, co wpływa niekorzystnie na warunki życia w wodzie. W chemii wody jest ona wyrażona w ppm lub mg/L ekwiwalentu węglanu wapnia. Zasadowość całkowita wody jest sumą wszystkich trzech zasadowości: węglanowej, dwuwęglanowej i wodorotlenowej.

  Przy analizie wody mówi się o zasadowości lub o zdolności do wiązania kwasów do pH > 8,2 i pH < 4,3 - kiedy oznacza się zawartość mocnych lub słabych zasad w wodzie przez miareczkowanie mocnym kwasem. Wyznaczone wartości wyraża się jako dodatnie wartości p i m (K S8,2 i KS4,3).

• Żelazo

  Występujące w wodzie żelazo wpływa na walory smakowe i estetyczne wody. Najczęściej żelazo występuje w wodociągu jako wtórne zanieczyszczenie pochodzące z rur. We własnych ujęciach z wód głębinowych i gruntowych stężenie żelaza w zależności od warstw geologicznych zawierających np. rudę żelaza może wynosić do 30 mg/l. Najczęściej spotyka się zawartość żelaza do 5 mg/l. Obok żelaza występuje zawsze mangan w ilości około 10% zawartości żelaza. 

  Żelazo występuje w wodzie w postaci dwuwartościowych kationów będących w równowadze z anionami wodorowęglanowymi i/lub anionami siarczanowymi w zależności od ilościowego występowania wapnia i magnezu. Forma przezroczysta żelaza w wodzie po odstaniu tj. natlenieniu wody w krótszym lub dłuższym czasie przechodzi w żółty fluidalny osad opadający na dno.

  Dopuszczalny poziom żelaza w wodzie do spożycia wg PN wynosi: 0,2 mg/l.

• Definicja membrany

  Wspólną cechą wszystkich technik membranowych jest to, że proces separacji przebiega dzięki obecności membrany. Pod pojęciem membran, według Europejskiego Towarzystwa Membranowego, rozumiemy fazę rozdzielającą dwie inne fazy, która działa jako pasywna lub aktywna bariera dla transportu masy między nimi. Według innej, bardziej ogólnej definicji membrana jest granicą pozwalającą na kontrolowany transport jednego lub wielu składników z mieszanin ciał stałych, ciekłych lub gazowych.

   

• Warstwa żelowa na membranach półprzepuszczalnych

  Często rozpuszczalność składników roztworu filtrowanego w warstwie polaryzacyjnej zostaje przekroczona, a ciecz przestaje spełniać warunki prostej „cieczy newtonowskiej” i wówczas tworzą się stałe żele. 

  Stężenie żelu ma wartość stałą, niezależną od stężenia roztworu, warunków prowadzenia procesu, rodzaju membrany. Warstwa ta, występująca pomiędzy membraną a roztworem, tworzy wtórną membranę wywołującą opór wobec transportu składników.

• Parametry procesów membranowych

  Techniki membranowe, mimo krótkiej historii ich stosowania, zajmują wysoką pozycję wśród obecnie znanych metod separacji. Efektywność modułów membranowych określa się zazwyczaj za pomocą jednego z dwóch parametrów: współczynnika retencji lub selektywności.

  Wspólną cechą wszystkich membran półprzepuszczalnych stosowanych w procesach permeacyjnych jest zróżnicowanie szybkości transportu masy, która zależy od rodzaju i wartości sił napędowych działających na poszczególne składniki rozdzielanej fazy oraz od właściwości fizycznych i chemicznych membrany.

  Przepływ objętościowy roztworu jp [dm3/min x m2] inaczej szybkość filtracji (ang. flux rate) jest miarą intensywności procesu membranowego. Określa się go objętością przepuszczonego przez membranę roztworu pod wpływem siły napędowej przez jednostkę powierzchni roboczej membrany i jednostkę czasu.

• Podział technik membranowych

  Różnorodność produkowanych membran, technik membranowych i zadań separacyjnych dostarcza różnych kryteriów ich klasyfikacji.

  Najpowszechniejszy i najlepszy podział technik membranowych opiera się na strukturze membran, na rodzaju tzw. siły napędowej, która jest niezbędna, aby zaszedł rozdział mieszaniny.

  Procesy membranowe, których siłą napędową jest różnica ciśnień po obu stronach membrany, stosuje się przede wszystkim do zatężania lub oczyszczania rozcieńczonych roztworów wodnych. Mechanizm separacji oparty jest na stosunku wielkości cząsteczki rozpuszczonej lub koloidalnej, zawiesiny, obecnych w roztworze, do wielkości porów membrany tzw. dystrybucja wielkości porów. Do procesów tych zalicza się mikrofiltrację, ultrafiltrację, odwróconą osmozę (hiperfiltrację). Ostatnio wyróżnia się także proces nanofiltracji, posiadającej właściwości pośrednie ultrafiltracji i odwróconej osmozy, określany wcześniej jako proces niskociśnieniowej odwróconej osmozy.

• Ultrafiltracja UF

  Ultrafiltracja stosuje membranę bardzo podobną w zasadzie do odwróconej osmozy, poza tym że pory ultrafiltra są nieco większe: 0,001- 0,02 mikrona. Dla usunięcia pyrogenów pory ultrafiltra powinny mieć średnicę 0,002 mikrona lub mniej i powinny wykluczać przejście wszystkich cząsteczek o ciężarze cząsteczkowym 10 000 pozwalające na przepływ przez membranę np.: cukrów, soli, wody, oddzielając białka i większe cząstki. 

  Ultrafiltry mogą być zastosowane w podobny sposób do membran mikroporowatych, ale są bardziej efektywne, jeśli część wody zasilającej jest użyta do ciągłego opłukiwania membrany dla zminimalizowania narastania zanieczyszczeń i rozwoju bakterii. Przy takim zaprojektowaniu, ultrafiltracja jest doskonałą technologią dla zapewnienia stałej wysokiej jakości wody ultra-czystej, w odniesieniu do cząstek stałych, bakterii oraz pyrogenów.

  W procesie ultrafiltracji nie występuje przeciwciśnienie osmotyczne, a rozdział oparty jest, podobnie jak w mikrofiltracji, na fizycznym odsiewaniu cząstek substancji rozpuszczonych lub koloidalnych przez membranę o odpowiedniej porowatości. Procesy dyfuzyjne odgrywają niewielką rolę w mechanizmie rozdziału. Stosowane ciśnienia nie przekraczają na ogół 1 MPa. W odróżnieniu od mikrofiltracji, w procesie ultrafiltracji stosuje się membrany asymetryczne. 

  Membrany ultrafiltracyjne stanowią też podstawę, szkielet tzw. suport, na który naniesione są membrany kompozytowe stosowane w innych technikach membranowych, takich jak odwrócona osmoza, perwaporacja i separacja gazów. Ultrafiltrację stosuje się przede wszystkim do usuwania, zatężania, oczyszczania substancji wielkocząsteczkowych i koloidalnych.

• Odwrócona osmoza technologia i historia (ang. Reverse Osmosis)- RO

  Odwróconą osmozę stosuje się do separacji związków małocząsteczkowych (sole nieorganiczne, małocząsteczkowe związki organiczne) od rozpuszczalnika. Konieczne jest stosowanie wyższych ciśnień trans-membranowych niż w przypadku ultra i mikro-filtracji, ponieważ związki małocząsteczkowe charakteryzują się wyższymi ciśnieniami osmotycznymi. Ciśnienia te zależą od stężenia znaczniej, niż w przypadku roztworów związków wielkocząsteczkowych.

  U podstaw procesu odwróconej osmozy leży zjawisko osmozy naturalnej. W układzie, gdzie membrana rozdziela roztwór od rozpuszczalnika lub dwa roztwory o różnym stężeniu, następuje samorzutne przenikanie rozpuszczalnika przez membranę w kierunku roztworu o większym stężeniu. Ciśnienie zewnętrzne równoważące przepływ osmotyczny zwane jest ciśnieniem osmotycznym, i jest charakterystyczny dla danego roztworu.

  Jeżeli po stronie roztworu wytworzy się ciśnienie hydrostatyczne przewyższające ciśnienie osmotyczne, rozpuszczalnik będzie przenikał z roztworu bardziej stężonego do rozcieńczonego, a więc w kierunku odwrotnym niż w procesie osmozy naturalnej. Dla procesu tego zaproponowano nazwę odwrócona osmoza. Równolegle stosowana jest czasem nazwa hiperfiltracja.

  Odwrócona osmoza pozwala oddzielić rozpuszczalnik (wodę) od substancji rozpuszczonych nawet o stosunkowo niskiej masie cząsteczkowej, np. sole i cukry. Mechanizm rozdziału ma charakter dyfuzyjny. Ciśnienia robocze stosowane w procesie odwróconej osmozy ze względu na wysoką wartość ciśnień osmotycznych rozdzielanych roztworów są wysokie i wynoszą od 1 do 10 MPa.

  Odwrócona osmoza została po raz pierwszy zastosowana w 1953 roku do odsalania wody morskiej. Wprowadzenie jej do przemysłu nastąpiło dopiero w latach sześćdziesiątych po opracowaniu przez Loeb'a i Sourirajana technologii wytwarzania na skalę przemysłową wysokowydajnych, a jednocześnie selektywnych membran asymetrycznych. Jest to proces rozdziału składników o małej masie cząsteczkowej M<300. Średnice rozdzielanych cząstek i cząsteczek mogą wynosić od kilku do kilkunastu angstremów. Cząstki i cząsteczki zatrzymywane przez membranę prowadzą do wzrostu stężenia po tej stronie membrany, co z kolei wywołuje wzrost ciśnienia osmotycznego, które niweluje siłę napędową procesu. Przepływ filtratu (permeatu) jest możliwy wówczas, gdy ciśnienie zewnętrzne przekroczy ciśnienie osmotyczne.

  W przeciwieństwie do tradycyjnego filtra, odwrócona osmoza może rozdzielać składniki roztworów do zakresu rozmiaru molekularnego, co sprawia, że jest ona konkurencyjna w stosunku do innych metod oczyszczania wody. Istnieje możliwość łączenia jednostek membranowych z klasycznymi procesami inżynierii chemicznej, np. wymianą jonową, destylacją, krystalizacją.

  Odwrócona osmoza jest procesem wysokociśnieniowym, a wielkość ciśnienia zewnętrznego, w zależności od rodzaju membrany i warunków prowadzenia procesu, zmieniać się może w granicach od 1,5 do ok. 10 MPa.
  Procesy RO można podzielić zasadniczo na trzy grupy:

  • osmoza wysokociśnieniowa (6 – 10 MPa) stosowana do odsalania wody morskiej, 
  • osmoza niskociśnieniowa (1,5 – 4,5 MPa) służąca do odsalania mniej zasolonych wód odpadowych, 
  • nanofiltracja (0,3 – 3,0 MPa).

  Pierwsze dwie techniki pozwalają separować sole lub małocząsteczkowe związki organiczne z roztworów ze skutecznością rzędu 95 do 99%.

• Blokowanie membran wskutek zanieczyszczeń-fouling

  Istotnym parametrem, z punktu widzenia zastosowania technik membranowych w praktyce, jest zmiana wielkości strumienia permeatu w czasie. 

  Parametr ten wywiera decydujący wpływ na ekonomię procesu, tj. na koszty eksploatacyjne i inwestycyjne. Spadek strumienia permeatu może być wywołany głównie przez:

  •  fouling,
  • hydrolizę polimerowego materiału membrany,
  • ciśnieniową kompresję porów w przypadku membran porowatych.

• Fouling

  Fouling jest to odkładanie się substancji (cząstki zawieszone, koloidy, rozpuszczalne związki wielkocząsteczkowe, sole) na powierzchni membrany i w porach, ograniczające jej przepuszczalność. 

  Jest on wywołany przez różne rodzaje substancji:

  • organiczne,
  • nieorganiczne,
  • cząsteczki zawieszone

  Występuje on w przypadku membran porowatych, a więc w mikrofiltracji i w ultrafiltracji, a także w procesie odwróconej osmozy.

  Fouling może mieć charakter odwracalny, jeżeli utworzony na powierzchni membrany osad można całkowicie usunąć i w ten sposób odtworzyć początkową jej wydajność. 

  Nieodwracalne powlekanie występuje natomiast wewnątrz porów membrany i dlatego mechaniczne, a nawet chemiczne czyszczenie nie zawsze daje dobre wyniki. W przypadku wszystkich ciśnieniowych technik membranowych najwięcej problemów stwarzają, cząsteczki o wymiarach związków koloidalnych, nierozpuszczalne sole wapnia i magnezu np:CaCO3, MgCO3

• Generator azotu

  Urządzenie do wytwarzania azotu ze sprężonego powietrza atmosferycznego.

• GMP

  Good Manufacturing Practices. Dobra Praktyka Produkcyjna. 

• Membrany w procesie RO materiały polimerowe

  W procesie odwróconej osmozy stosuje się membrany asymetryczne zbudowane z jednego polimeru oraz membrany kompozytowe. Grubość warstwy aktywnej wynosi zazwyczaj ≤ 1μm, przy czym o przepuszczalności decyduje warstwa aktywna. 

  Do produkcji membran RO stosuje się zazwyczaj estry celulozy, przede wszystkim trioctan celulozy, ponieważ posiadają one właściwości hydrofilowe. Octan celulozy cechuje się małą odpornością termiczną, mikrobiologiczną i ulega hydrolizie przy niskim i wysokim pH roztworu. 

  Innym materiałem do wytwarzania membran są poliamidy aromatyczne, które są mało odporne na wolny chlor.

  Nową generacją membran RO są membrany kompozytowe, w których warstwa aktywna i suport są zbudowane z różnych polimerów. Suport jest zazwyczaj zwykłą membraną ultrafiltracyjną (polisulfonowa) a warstwa aktywna zbudowana jest z polimerów takich jak: poliimidy, polibenzimidazol, polibenzimidazolan, poliamidohydrazyna.

  Polimer, z którego zbudowana jest membrana oraz warstwa naskórkowa membrany do RO, w celu zapewnienia dużej selektywności:

  • powinien występować w stanie szklistym, 
  • powinien być wytrzymały mechanicznie, 
  • masa molowa polimeru powinna być wystarczająco wysoka, a rozrzut mas molowych jak najmniejszy,
  • powinien odznaczać się wysoką odpornością hydrolityczną (tzn. odporność na hydrolizę), tak aby trwałość membrany wynosiła 3 – 5 lat,
  • nie powinien ulegać biodegradacji,
  • powinien być odporny na działanie chloru i innych utleniaczy.

• Zastosowanie odwróconej osmozy w przemyśle

  Praktyczne wykorzystanie procesów odwróconej osmozy sprowadza się do realizacji dwóch zasadniczych zadań:

  • odzyskania rozpuszczalnika (wody) w stanie czystym praktycznie nie zawierającym substancji rozpuszczonych, rozproszonych, koloidalnych, pozostających w zatężonym roztworze (koncentracie),
  • selektywnego rozdzielania substancji rozpuszczonych i rozproszonych miedzy filtratem i koncentratem. 

  Z zakresu potencjalnych możliwości zastosowań odwróconej osmozy, będących szczegółowym rozwinięciem wyżej wymienionych kierunków, najbardziej istotne wydają się następujące dziedziny:

  • odsalanie wody morskiej i wód słonawych,
  • zatężanie wód kopalnianych, 
  • zatężanie wody płuczącej w fotografice celem odzyskania srebra, 
  • odzyskiwanie sody z wód drenażowych kopalni węgla kamiennego,
  • oczyszczanie ścieków z farbiarni tekstyliów, 
  • zatężanie popłuczyn masy celulozowej, 
  • zatężanie wód ze składowisk śmieci, 
  • zmiękczanie wody, 
  • zatężanie ługu posiarczynowego, 
  • zatężanie ścieków zawierających rozpuszczalniki i wiele innych..

• Opory transportu cieczy na modułach membranowych

  W trakcie realizacji separacji płnów w procesie membranowym obserwuje się spadek objętości strumienia permeatu w czasie. Wielkość tego spadku jest różna dla różnych procesów membranowych.
  Jako przyczyny tego zjawiska wymienia się:

  • polaryzację stężeniową,
  • adsorpcję na powierzchni membrany,
  • tworzenie warstwy żelowej na powierzchni membrany,
  • zatykanie porów membrany stałymi mikrozanieczyszczeniami, 
  • deformację porów pod wpływem ciśnienia,
  • zaczopowanie powierzchni membranowej, 

  W układzie modelowym mamy do czynienia z oporem samej membrany. Membrana charakteryzuje się różną szybkością transportu poszczególnych składników roztworu, a w pewnych przypadkach nawet całkowicie je zatrzymuje. Tak się dzieje w procesie zatężania, w wyniku czego, w pobliżu powierzchni membrany tworzy się warstwa substancji rozpuszczonej o wyższym stężeniu, zwana warstwą polaryzacyjną.

• Blokowanie powierzchni filtrującej

  Blokowanie powierzchni porowatej filtra na skutek osadzania się zanieczyszczeń,  skutkujące zmniejszeniem przepływu płynu przez filtr oraz wzrostem spadku ciśnienia na filtrze. 

• Celuloza

  Nierozgałęziony biopolimer, polisacharyd, o cząsteczkach złożonych z kilkunastu do kilkuset tysięcy jednostek glukozy.

• Ciecz klarowana

  Ciecz poddana procesowi filtracji, oczyszczania. 

• Ciśnienie bezwzględne absolutne

  Ciśnienie wyznaczane względem próżni doskonałej, której ciśnienie wynosi 0.

• Ciśnienie standardowe normalne

  Ściśle określona wartość ciśnienia otoczenia, która stanowi rodzaj punktu odniesienia do rozmaitych obliczeń fizykochemicznych; ciśnienie standardowe przyjmuje wartość  1 bar = 1000 hPa.
• 30
• 31
• 32
• 33
• 34

Tagi