Przedstawione są rodzaje wód jakie mogą być wykorzystane w tym procesie oraz rodzaje procesow membranowych jakie można zastosować do oczyszczenia wody.
Notatka porusza również zagadnienia takie jak: wody podziemne, wody powierzchniowe, woda stosowana do procesów biotechnologicznych, wprowadzenie do metod membranowych, membrany – ich budowa i działanie, procesy membranowe stosowane do uzdatnia wody w biotechnologii.
W notatce znaleźć można również informacje takie jak: ultrafiltracja, nanofiltracja, konstrukcja modułów membranowych, projektowanie systemów membranowych.
WSTĘP
Woda stanowi ważny surowiec dla procesów biotechnologicznych, a jej źródło stanowią wody podziemne lub powierzchniowe, które poddaje się uzdatnieniu. Istotny jest wybór metody ich uzdatniania. Wśród nich możemy wyróżnić odżelazianie, zmiękczanie (zmiękczanie jonitowe), demineralizację (np. poprzez destylację), filtrację (mineralną, węglową, mechaniczną),dezynfekcję (chemiczną, promieniowaniem UV), aerację oraz procesy membranowe. W zależności od źródła wody wykorzystywane są różne techniki membranowe. Wody powierzchniowe są znacznie bardziej zanieczyszczone od wód podziemnych więc wymagają większego oczyszczenia poprzez zastosowanie kombinacji technik membranowych takich jak: odwrócona osmoza, mikrofiltracja, ultrafiltracja.
Wody naturalne zawierają zwykle domieszki różnych substancji organicznych, nieorganicznych i gazów. Niektóre substancje zawarte w wodzie mają naturalne pochodzenie i towarzyszą człowiekowi od zawsze. Inne pojawiły się wraz z rozwojem cywilizacji i w wodzie obecne są od niedawna. Skład chemiczny wód kształtowany jest przez zjawiska naturalne zachodzące w wodach i zależy od budowy zlewni oraz środowiska gruntowo-skalnego, na które składa się: jakość podłoża, położenie geologiczne, klimat, działalność człowieka, biologiczna aktywność organizmów bytujących w wodach. Postęp techniczny, rozwój przemysłu, wzrost wielkości miast i osiedli powoduje ujemne skutki przejawiające się między innymi w niekontrolowanym zanieczyszczeniu środowiska wodnego różnego rodzaju czynnikami.
Substancje trafiające do wód pochodzenia naturalnego traktowane są jako domieszki(tabela 1), pozostałe natomiast (antropogeniczne) jako zanieczyszczenia.
Tabela 1. Najczęściej spotykane domieszki w wodach naturalnych
Domieszki stałe
Gazowe
Nie rozpuszczone
Koloidalne rozproszone
Rozdrobnione molekularne
Niezdysocjowane
Zdysocjowane
kationy
aniony
Glina
Glina
SiO2
Na+
HCO3-
O2
Piasek
Iły
Krzemiany
K+
CO32-
N2
Iły
SiO2
Ca+
Cl-
CO2
Nie rozpuszczone części gleby
Krzemiany, wodorotlenki: Al(OH)3, Fe(OH)3, Mn(OH)2
Substancje humusowe
Mg2+
SO42-
NH3
H+
NH4+
NO2-
H2S
Organiczne części gleby
Huminy
Wodorotlenki: Al(OH)3, Fe(OH)3, Mn(OH)2
Fe2+
NO3-
CO
Humusy organiczne odpady
Organiczne domieszki, mikroorganizmy
Mn2+
OH-
H2
S2-
CH4
(…)
… i polielektrolity do membran jonowymiennych. Poza tym, wyróżnia się jeszcze folie i warstewki, jednokanałowe i wielokanałowe rury oraz kapilary wytwarzane z materiałów ceramicznych bazujących na tlenku glinu, tlenku cynku lub tytanu. Procesy membranowe stosowane do uzdatnia wody w biotechnologii.
Tabela 3. Porównanie charakterystyki ciśnieniowych technik membranowych (M- masa molowa)
Mikrofiltracja
Ultrafiltracja Nanofiltracja
Odwrócona osmoza
Separacja cząstek
(np. bakterie, wirusy)
Separacja substancji
Wielkocząsteczkowych i Koloidalnych ( np. białek)
Separacja jonów dwu- i Więcej wartościowych oraz Związków organicznych o M>300
Separacja substancji małocząsteczkowych
(np. sole)
Ciśnienie osmotyczne-można pominąć
Ciśnienie osmotyczne-można pominąć
Ciśnienie osmotyczne-odgrywa rolę
Wysokie ciśnienie osmotyczne (ok…
… membrany i dalej pod wpływem różnicy stężenia dyfundują na drugą stronę membrany, gdzie ulegają desorpcji do roztworu permeatu. Etapy sorpcji i dyfuzji dla rożnych składników roztworu mogą zachodzić z rożnymi szybkościami, co różnicuje strumienie składników przenikających przez membranę.
Ultrafiltracja służy często do frakcjonowania związków wielkocząsteczkowych według ich mas molowych…
…. Pochodzenie:
Membrany syntetyczne: organiczne (polimerowe) i nieorganiczne (ceramiczne, węglowe, szklane, ze stali szlachetnej). Membrany polimerowe wytwarza się najczęściej z octanu celulozy, poliamidów oraz polietylenu. Charakteryzują się one różnorodnością struktury, niską ceną wytwarzania i prostą technologią wytwarzania. Do głównych wad membran syntetycznych należą zwykle mała odporność termiczna…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)