Zpracované otázky - CHEMIJE

Polopropustné membrány

Pro zajištění technicky přijatelného a ekonomického provozu je třeba, aby měly membrány tyto vlastnosti: vysokou rozdělovací schopnost (selektivitu), velkou průtočnost (permeabilitu), vysokou mechanickou pevnost, chemickou a bakteriologickou odolnost, odolnost vůči čištění, dlouhou dobu životnosti, nízkou cenu.

V praxi je třeba činit kompromis, poněvadž některé nároky jsou protichůdné. Např. selektivní vlastnosti jsou tím lepší, čím je membrána tenčí. Přitom však ztrácí odolnost vůči tlaku.

Výkonnostní hranice membrán fungujících na tlakovém principu jsou dány: přípustným pracovním tlakem, chemickou odolností, tepelnou stálostí, osmotickým tlakem roztoku.

Jako materiál se používají: upravené přírodní látky (acetáty celulózy), syntetické organické polymery (polyamid, polyakryláty, polypropylen, polyvinylchlorid, nylon, fluoroplasty aj.), anorganické látky.

Podle struktury se rozdělují membrány pro tlakové separační procesy na asymetrické, symetrické a kompozitní. Symetrická membrána je tvořena materiálem, který má po celé tloušťce shodnou velikost a tvar pórů Membrány asymetrické jsou tvořeny aktivní vrstvou, zhotovenou na podpůrné vrstvě téhož materiálu s řádově větší velikostí pórů. Podpůrná vrstva slouží ke zlepšení mechanických vlastností filtrační přepážky. Kompozitní membrána je tvořena tenkou aktivní vrstvou a podpůrnou vrstvou z jiného materiálu, než je vrstva aktivní.

Provozní použitelnost membrán se prodlužuje jejich regenerací. Způsob regenerace membrány závisí na procesu, v němž je použita, na její kvalitě (odolnosti) i kvalitě zachycené disperze.

Tvar filtrační a její uspořádání

Při aplikaci tlakových membránových postupů jsou membrány sestavovány do modulů, což jsou jednotky sestávající z jedné nebo více membrán uspořádaných v jednom tlakovém prostoru. Rozlišují se moduly: tubulární, vinuté sestavené na principu dutých vláken.

V tubulárních modulech jsou membrány formovány do trubek o průměru řádově v mm a délce obvykle kolem 1 m, které jsou umístěny na opěrných porézních trubkách (např. z keramiky) z jejich vnitřní nebo vnější strany. Trubky jsou umístěny v rouře, zpravidla z oceli, tvořící modul.

Vinutý modul je konstruován tak, že membrány, porézní materiál a dělící vrstvy jsou navinuty na perforovanou trubku. Surová voda proudí modulem axiálně pod tlakem. Po projití membránou se permeát dostává do porézní houbovité hmoty, v níž protéká spirálovým pohybem dovnitř modulu a je odváděn perforovanou trubkou, umístěnou v jeho středu. Zakoncentrovaná směs proudí dále axiálně mezi dělící stěnou a membránou a je z modulu rovněž odváděna. Vše je umístěno v tlakové rouře. Výhoda tohoto typu je kompaktní řešení.

Moduly z dutých vláken, vyráběných obvykle z polyamidu, jsou konstruovány tak, že vlákna leží ve tvaru U v plášti, obklopena podpůrným tkanivem. Oba volné konce každého vlákna jsou vtaveny do destičky z umělé pryskyřice. Roztok proniká do polopropustných vláken a je jejich kapilárním profilem odváděn do sběrače permeátu. Koncentrát na povrchu vláken proudí radiálně a hromadí se vně opěrné vrstvy a odtud je odváděn z modulu. Profil kapilár bývá řádově v desítkách μm. Moduly z dutých vláken vyžadují k úpravě vodu bez suspendovaných látek. Méně choulostivé jsou v tomto směru moduly vinuté a nejméně moduly tubulární.