Atrof-muhitni muhofaza qilishdagi eng dolzarb muammolar

a b d
3.13-rasm. Osmos sxemasi (if — osmotik bosim, P — ishchi bosim).
a — to‘g‘ri osmos; b — osmotik tenglik; d — teskari osmos; 7 — toza suv; 2 — membrana; 3 — eritma.


3.14-rasm. Teskari osmos qurilmasining chizmasi.
I — yuqori bosimli nasos; 2 — teskari osmos ınoduli; 3 — membrana; 4 — chiqaıuvchi klapan.
Jarayonning samaradorligi qo‘11ani1ayotgan membranalarning xossalariga bog‘1iq. Ular quyidagi afzalliklarga ega bo‘1ishi kerak: yuqori ajratish xususiyatiga (tanlovchanlikka), yuqori solishtirma mahsuldorlikka (o‘tkazuvchanlikka), muhitning ta’siriga chidamli bo‘1ishi, ishlash jarayonida xususiyati o‘zgarmas1igi, mexanik zichlikka ega bo‘1ishi, tannarxi past bo‘1ishi kerak.
Ajratish jarayonining tanlanuvchanligi (% da) quyidagicha
aniqlanadi:
ç = 100 (c —c,) /c = 100 (1 - c,/c„),
bu yerda, c, va c, — erigan moddaning oqova suvdagi va fıltratdagi
konsentratsiyasi.

4. 
   ^{— S. M. Turobjonov va b.} 97
   

O‘tkazuvchanlik vaqt birligida ishchi yuzaning birligidan olingan fıltrat soni V_f orqali topiladi:
V, = k,(ÖP — aP ),
bu yerda, ÖP — suvning membranagacha va keyingi bosimlari farqi; aP — osmotik bosimlarning farqi; k, — membrananing o‘tkazuvchanligiga bog‘1iq bo‘lgan proporsionallik koeffitsiyenti. Demak, teskari osmos tezligi samarali bosimga to‘g‘ri pro- porsional (tavsiya qilingan va osmotik bosimlari orasidagi farqi). Samarali bosim osmotik bosimga nisbatan ancha ustunroq. Quyida ba’zi tuzlarning 1000 mg/i konsentratsiyadagi eritmalari uchun
osmotik bosimlar qiymati keltirilgan.
Tuz NaCl NASOS MgSO4 CaCl₂ NHCO, MgCl₂
Osmotik
bosim, kPa 79 42 25 58 89 67
Tozalash jarayonida erigan moddaning bir qancha qismi suv bilan birga membranadan o‘tadi. O‘ta samarali ajratuvchi
membranalar uchun bunday sakrash — S [kg/(m-' sut) da]
bosimga deyarli bog‘1iq emas. U quyidagi bog‘1iq1ik orqali aniqlanadi (membrana uchun konstanta — k,).
S = k,(c„—c,)
Bu formuladan kelib chiqadiki, bosh1ang‘ich suvdagi iflosliklar konsentratsiyasi qancha yuqori bo‘1sa, moddalarning membrana orqali o‘tishi shuncha samarali bo‘1adi.
Teskari osmos mexanizmi uchun bir necha variantlar taklif qilingan. Ulardan birida membranalar suvni yig‘adi, bunda mem- brana yuza qatlami eritish xususiyatiga ega bo‘1maydi. Agar suvning adsorbsiyalangan molekulalari qatlamining qalinligi membrana g‘ovaklarining diametrini yarmini yoki yarmidan ko‘pini tashkil etsa, ko‘pchi1ik molekulalarning o‘1chami kichik bo‘1ishiga qaramay, bosim ostida g‘ovaklardan faqat toza sus o‘tadi. Bunday ionlarning g‘ovak1ar orqali o‘tishiga ularda hosil bo‘1adigan
gidratlangan qobiq qarshilik ko‘rsatadi. Gidratlangan qobiqning o‘1chami turli ionlar uchun har xi1. Agar suv molekulalarining adsorbsiyalangan qatlami qalinligi g‘ovaklar diametrining yarmi- dan kam bo‘1sa, membrana orqali suv bilan birga erigan moddalar ham o‘tadi.
Ultrafiltrlash uchun boshqacha parchalanish mexanizmi taklif qilingan. Molekulalarning o‘1chami g‘ovaklarning o‘1charnidan katta bo‘1gani uchun erigan moddalar membranada ushlanib qoladi. Jarayonni o‘tkazish uchun kvazigomogen — gel ko‘rinishidagi g‘ovakli va g‘ovaksiz, polimer materiallaridan tayyorlangan yupqa pardali va asetatsellulozadan tayyorlangan polimer membranalar ishlatiladi. Hozirda polietilendan, ftorlangan (etilen-propilenli) sopolimerdan, politetraftoretilendan, g‘ovak1i shishadan, asetobu- tiratsellulozadan tayyorlangan membranalar ishlab chiqarilmoqda. Teskari osmos uchun qo‘llani1adigan asetatsellulozali membranalar anizotrop tuzilishga ega. Uning 0,25 mkm qalinlikdagi ustki faol yuzasi parchalanish sodir bo‘luvchi qatlam hisoblanadi. Pastki yirik g‘ovakli (100 * 200 mkm) qatlam esa membranalarning mexanik zichligini ta’minlaydi. Asetatsellulozali membranalar bosimning 1* 8 MPa, haroratning 0 - 30"C va pH=3 - 8 oraliqlarida yaxshi ishlaydi. Ultrafiltrlash uchun nitratsellulozali, shuningdek, polielektrolitli membranalar ishlatiladi. Tuzilishi bo‘yicha ular
asetatsellulozali membranalarga o‘xshaydi.
Membranali ajratish jarayoni bosimga, gidrodinamik sharoitga va qurilma tuzilishiga, oqova suvning tabiati va konsentratsiyasiga, ular tarkibidagi iflosliklarga, shuningdek, haroratga bog‘1iq.
Eritma konsentratsiyasining ortishi erituvchining osmotik bosimining ko‘payishiga, eritma qovushoqligining oshib borishiga va konsentratsiya qutblanishining o‘sishiga, ya’ni o‘tkazuvchan1ik va tanlanuvchanlikning pasayishiga olib keladi.
Teskari osmosni elektrolitlaming quyidagi konsentratsiyalarida ishlatish tavsiya etiladi: bir valentli tuzlar uchun 5 + 10 ; ikki valentli tuzlar uchun 10 + 15 %, uch va undan ortiq valentli tuzlar uchun 15 + 20a.
Organik moddalar uchun ushbu chegaralar ancha yuqori bo‘1adi. Konsentratsion qutblanish ta’sirini kamaytirish maqsadida aralashtirgich, tebranma qurilma ish tezligini oshiriladi va eritma resirkulatsiya qilinadi.
Erigan moddalarning tabiati tanlovchanlikka ta’sir ko‘rsatadi. Bir xil molekular massali anorganik moddalar organik moddalarga nisbatan membranada yaxshiroq ushlanadi. Bosim ortishi bilan membranalarning solishtirma mahsu[dorligi oshadi, chunki jarayonning harakatlantiruvchi kuchi ko‘payib boradi.
Harorat ko‘tari1ishi bilan o‘tkazuvchanlikning ortishiga olib keluvchi eritmaning qovushoqligi va zichligi kamayadi. Bundan tashqari, harorat ko‘tari1ayotganda membrana g‘ovak1ari o‘tirib qoladi na cho‘zila boshlaydi. Bu mahsuldorlikning kamayishiga olib keladi. Bu holatda membrananing ishlash muddatini kamaytiruvchi gidroliz tezligi oshadi. 50"C da asetatsellulozali membranalar parchalanadi, shu sababli bunday membranalar 20—30 C da ishlatiladi.
Teskari osmos va ultrafıltrlash jarayonini olib borishda ish- latiladigan qurilmalarning tuzilishida quyidagilar: membranalar yuzasining kattaligi, yig‘ish va montajning osonligi, mexanik zichlik, mustahkamlik va germetiklik hisobga olinadi. Qurilmalardagi membranalar joylashtirilishiga qarab 4 ta asosiy turga bo‘1inadi:
1) yupqa parralel filtrlovchi qurilmali fi[tr-press; 2) quvurli filtrlovchi elementli; 3) rulon yoki spiralli; 4) tola ko‘rinishidagi membranali.
3.15- rasm, a da filtr-press turidagi ko‘p kamerali qurilma sxemasi ko‘rsati1gan. Bunday qurilmalarda membranalar bir- biridan 0,5 * 5,0 mm masofada joylashgan bo‘1ib, g‘o akli drenaj plastinalarining ikkala tomoniga taxlangan. Filtrlovchi elementlar boltlar bilan mahkamlangan 2 ta flanes orasiga siqib qo‘yi1gan. Oqova suv asta-sekin barcha filtrlovchi elementlar orqali o‘tadi, konsentrlanadi va qurilmalardan chiqib ketadi. Membranalar orasidan o‘tgan fıltrat drenaj qatlami orqali chiqib ketadi. Qurilma- larning mahsuldorligi katta emas, chunki membranalarning yuza yig‘indisi ularning 1 m³ hajmiga 60 * 300 m' oraliqda o‘zgaradi.
Quvurli filtrlovchi elementli qurilmalarning (3.15-rasm, b) asosiy afzalligi suvning katta tezlikidagi (0,9 * 12 m/s) harakat- lanishidir. Bu konsentratsion qutblanish va membrana yuzasining ifloslanishini kamaytiradi. Qurilmaning mahsuldorligi 3,0*4,0 MPa
bosimda 400 - 1000-1/(m° soat) ga teng. Filtrovchi element sifatida

6. 
   - 30 mm li g‘ovak1i quvur (metall, keramika, plastinkali) ishlatiladi. Uning ichki va tashqi yuzasiga mayda g‘ovakli taglik joylashtiriladi, uning ustiga esa yarim o‘tkazuvchi mebrana qo‘yiladi. Qurilmaning kamcMiklari: membranani almashtirish murakkabroq, ishlatiladigan quvurlarning narxi baland, oqova suv turib qoluvchi zonalarning mavjud, turg‘un sharoitda ishlashi samarasiz, oqova suvni qurilmalarga berish uchun elektrenergiyaning sarfi yuqori.