Proces separacije primenom reverzne osmoze

Membranski procesi, ultrafiltracija i reverzna osmoza, sve više se primenjuje za separaciju i frakcionisanje organskih i neorganskih supstanci iz vodenih rastvora. Njena oblast primene, uglavnom, je bila na desalinaciji morske vode za potrebe naselja i gradova, ali se sve više proširuje i tretman vode u medicinske i farmaceutske svrhe. Princip procesa je jednostavan. Osnovna komponenta u tom procesu je polupropustljiva membrana na čijoj površini se dešavaju sve promene. Pod dejstvom pritiska kroz nju prolazi produkt, čista voda, a koncentrovani rastvor komponenata smeše ostaje. Od kvaliteta membrane i radnog pritiska postrojenja zavisi stepen prečišćavanja vode, kapacitet, ekonomičnost i namena postrojenja.

Modeli RO stanica

Osnovni problemi koji se javljaju pri projektovanju i konstrukciji reverzno-osmotskih postrojenja jesu obezbeđenje membrana koje treba da izdrže visoke razlike pritisaka i zadrže odgovarajuću permeabilnost, kao i odgovarajući kvalitet reverzno-osmotskog modula u pogledu hermetičnosti i dugotrajnosti u radu. Glavna prednost reverzno-osmotskog postrojenja nad postrojenjima sa adsorpcionim i jonoizmenjivačkim materijalima je njegova trajnost u radu, bez regeneracije ili zamene modula sa membranama. Međutim, za efikasan rad postrojenja potrebno je obezbediti relativno visoke radne pritiske (do 16 bara). Karakteristično je i za reverznu osmozu i za ultrafiltraciju da se voda mora prethodno izbistriti korišćenjem konvencionalnih postupaka koagulacije, taloženja i filtriranja. Reverzno-osmotske membrane (RO moduli) rade se od celuloznog acetata, poliamida i drugih materijala, po specijalnim postupcima i recepturama.

Blok za rezervnu osmozu koristi polupropustljive membrane, permeatore i jaku razliku u pritisku za potiskivanje vode kroz membranu, da bi se postiglo poboljšanje u hemijskom, mikrobiološkom i endotoksinskom kvalitetu vode. Reverzna osmoza se primenjuje u predtretmanu polazne vode, u sistemima kod kojih se voda u finalnom postupku dobija procesom destilacije, ali se može primeniti i u finalnom postupku za dobijanje vode za infuzione rastvore.

Primena reverzne osmoze u finalnom postupku za dobijanje vode za hemodijalizu zahteva dobro poznavanje karakteristika aparata. Na kvalitet vode dobijen postupkom reverzne osmoze utiče pre svega vrsta materijala od koga su izrađene membrane u pogledu osetljivosti na prisustvo bakterija i kompatabilnost sa sredstvima za sterilizaciju, onečišćenje membrane mehaničkim i organskim materijalom, kapacitet i očuvanje integriteta membrane, kao i volumen otpadne vode. Pucanje ili zapušenje permeatora imaju za posledicu kontaminaciju vode.

Zato kontrolni postupci obuhvataju :

RO moduli

• izbor odgovarajućeg predtretmana polazne vode (uklanjanje hlora, gvožđa, koloidnih materija, omekšavanje vode),
• pažljivu selekciju materijala od koga su izrađene membrane,
• redovno ispitivanje integriteta permeatora,
• odgovarajući dizajn membrane koji omogućuje ispiranje površina,
• periodičnu sterilizaciju,
• praćenje diferencijalnog pritiska kao pokazatelja stepena zaprljanosti,
• praćenje provodljivosti vode u toku rada,
• redovnu kontrolu mikrobiološkog kvaliteta i prisustva pirogenih materija u vodi.

U cilju povećanja pouzdanosti, kvaliteta i efikasnosti postupka, preporučuje se primena kombinacije permeatora (najmanje dva). Nagloj ekspanziji reverzne osmoze posebno su doprineli sledeći momenti:

• proces je kontinualan,
• odvija se izotermno,
• nema faznih promena fluida koji se tretira,
• poseduje izvanrednu selektivnost za pojedine rastvore,
• energetski bilans je, posebno u odnosu na postupak destilacije, vrlo povoljan,
• ne zagađuje okolinu,
• troškovi održavanja su dosta niski,
• izgradnja uređaja je modularna što omogućava jednostavno proširenje postrojenja.

Pod pojmom reverzne osmoze, danas se u praksi, uglavnom podrazumevaju oni procesi separacije rastvora kod kojih pod dejstvom spoljnjeg hidrostatičkog pritiska, većeg od ravnotežnog osmotskog pritiska rastvora, dolazi do iznuđenog proticanja rastvarača u pravcu rastvor (A) -> čist rastvarač (B), kroz polupropustljivu membranu, kojom su rastvor i čist rastvarač fizički razdvojeni. Smer ovog proticanja suprotan je (tj. reverzan) smeru proticanja rastvarača koji bi se pod istim uslovima, samo bez spoljašnjeg hidrostatičkog pritiska, tj. spontano, ostvario kod klasične osmoze: sa mesta višeg ka mestu nižeg hemijskog potencijala, tj. u pravcu rastvarač (B) -> rastvor (A), te je na osnovu ove izrazito uočljive razlike i izveden, danas, već odomaćen, naziv ovog procesa separacije - "REVERZNA OSMOZA ".

Šematski prikaz procesa osmoze i reverzne osmoze A) rastvor B) čist rastvarač

U praktično izvedenom RO modulu realizacija ovog procesa se, ostvaruje tako što se voda pod nadpritiskom dovodi na membranu, koja propušta molekule vode i mali procenat soli (permeat), a zadržava rastvorene soli odakle se sa delom toka ulazne vode spiraju sa membrane i kao tok sa povećanom koncentracijom soli (koncentrat) odvodi u centralni kanalizacioni odvod.

Šema tokova vode u RO modulu sa tangencijalnim (cross-flow) protokom vode

Procesom reverzne osmoze se, sa kompletnim predtretmanom u procesu prečišćavanja vode, prosečno otklanja:

• monovalentni joni (npr. Na⁺, K⁺, Cl^-, NH₃^-), 97%
• viševalentni joni (npr. Ca ²⁺, Mg ²⁺, Al ³⁺, SO₄ ^2-), 98%
• nerastvorene čestice: 5 x 10^-4 mm, 99%
• pirogene materije, 99%
• organske materije (molekulske mase > 200), 99%

Proizvodi «