Определение эффективности использования нанофильтрации для обработки морской воды

Б. Е. Рябчиков, А. А. Пантелеев, М. Г. Гладуш

Работа посвящена исследованию нанофильтрационных мембран ЭРН, NF90 и SR90 при обработке модельных растворов, имитирующих морскую воду с различным солесодержанием. Показано, что в целом селективность и производительность для всех типов мембран возрастают с повышением давления, при этом наибольшая селективность по анионам и катионам возрастает в ряду ЭРН > NF90 > SR90, а производительность в ряду NF90 > SR90 > ЭРН. Также результаты измерений позволяют оценить, что селективность мало зависит от степени отбора пермеата и солесодержания, содержание солей жесткости снижается на 90–95%, а общее солесодержание снижается на 30–40%. При общем солесодержании 35 г/л рабочее давление не превышает 20 атм., что более, чем вдвое, ниже, чем для мембран обратного осмоса. Таким образом, исследованные элементы могут быть использованы с высокой эффективностью для умягчения морских и солоноватых вод с различным солесодержанием.
Ключевые слова: нанофильтрация, обессоливание, умягчение, морская вода.

ВВЕДЕНИЕ

Проблема нехватки водных ресурсов на планете становится все более и более острой. Наиболее приемлемым решением для стран с засушливым климатом, имеющих выход к морю, таких как страны Персидского залива, Израиль и др. является опреснение морской воды. Существует довольно много способов опреснения морской воды – различные способы дистилляции, баромембранные методы обессоливания, электромембранные и другие [1–9]. При использовании всех методов приходится бороться с главной проблемой – образованием труднорастворимых осадков, которые создают большие сложности для технологического водоподготовительного оборудования в процессе опреснения морской воды. Их образование происходит вследствие наличия в морской воде различных солей в высоких концентрациях, в том числе, солей жесткости. Даже при незначительном увеличении их концентрации происходит пересыщение раствора с образованием твердой фазы. Одним из способов решения проблемы борьбы с отложением солей жесткости является умягчение воды, т.е. их удаление на стадии предподготовки. В последние годы для этих целей предлагается метод нанофильтрации [9–15]. Этот метод достаточно новый и поведение мембран при работе в высокосолевых растворах недостаточно изучены. Данная работа посвящена исследованию трех нанофильтрационных мембран при обработке модельных растворов, имитирующих морскую воду с разным солесодержанием.

СОЛЕВОЙ СОСТАВ МОРСКОЙ ВОДЫ

При описании солевого состава морских вод используется концепция “постоянного состава воды”, заключающаяся в том, что состав воды различных морей в той или иной мере постоянен, а различается лишь общее солесодержание от примерно 8 г/л в Каспийском море до 45 г/л в Красном море, определяемое степенью разбавления концентрата пресной водой впадающих в море рек. Конечно, данная концепция не абсолютно точна, но является достаточно удобным инструментом, упрощающим изучение различных физико - химических свойств морской воды [16, 17].
Стандартный средний химический состав морской воды представлен в табл. 1. Видно, что основными компонентами морской воды являются катионы натрия, магния, кальция и калия и анионы хлора, сульфата и карбоната.

Таблица 1. Стандартный средний состав морской воды с солесодержанием 35 г/л [16, 17]

Стандартный средний состав морской воды с солесодержанием 35 г/л

СОЛЕВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ

Солевые отложения – это проблема, с которой приходится бороться как при дистилляции, так и при использовании обратного осмоса. Солевые отложения формируются в виде осадков сульфата и карбоната кальция, сульфата бария, сульфата стронция и фторида кальция, т.е. солями жесткости. В основном, это осадки CaCO3 и CaSO4. В процессах дистилляции они оказывают существенное сопротивление теплопереносу в выпарных установках, что приводит к необходимости частой остановки и чистки поверхности нагревательных элементов, а также к повышению расхода энергии и, как следствие, к росту затрат на получение единицы продукции. В баромембранных процессах солевые отложения приводят к загрязнению поверхности мембран и, в результате, к необходимости повышения трансмембранного давления, снижению производительности мембранных установок и росту энергозатрат. В этом случае приходится проводить регулярную химическую промывку мембран (CIP – cleaning in place – химически усиленная промывка мембран без разбора установки), что увеличивает эксплуатационные расходы и ухудшает экологичность процесса.

Существует достаточно много способов борьбы с образованием отложений: корректировкой pH или ингибированием осадкообразования, т.е. дозированием веществ (антискалантов), связывающих ионы солей жесткости; удалением ионов солей жесткости ионным обменом и др. Стандартным методом удаления солей жесткости является ионный обмен. Однако, при его использовании на стадии предподготовки для обработки высокосолевых растворов типа морской воды требуются столь большие расходы реагентов, что при промышленном опреснении оно экономически не оправдано. В промышленных масштабах распространение получил более традиционный метод – дозировка антискалантов и корректировка рН.
Альтернативным вариантом, ставшим доступным в последние годы благодаря развитию технологии производства мембран, является технология мембранного разделения т.н. нанофильтрация. Нанофильтрациия – это баромембранный процесс, очень близкий по механизму разделения, схеме организации и применяемому оборудованию к обратному осмосу.
Основным отличием нанофильтрации от обратного осмоса является то, что при нанофильтрации селективность по многозарядным ионам существенно выше, чем по однозарядным т.е. происходит их разделение. При разделении обратным осмосом из воды удаляются все катионы и анионы с приблизительно одинаковой степенью извлечения, находящейся на уровне 98–99%. Эффективного разделения одно и двух зарядных ионов не происходит.
Для опреснения морской воды, имеющей высокое солесодержание, используют особые высокоплотные “морские” мембраны с повышенной селективностью и увеличенное до 50–70 атм. давление. Применительно к опреснению морской воды ОО часто называется “морским” – SWRO – seawater reverse osmosis. Количество извлеченной пресной воды ограничивается образованием осадков на мембранах и, как правило, не превышает 30–40%.
Нанофильтрация отличается использованием мембран с менее плотным разделительным слоем и имеющих заряд, что обеспечивает их селективность к многозарядным и крупным ионам. Одновалентные ионы плохо задерживаются мембраной. Согласно данным компаний производителей при селективности мембраны по MgSO4 на уровне 98–99% селективность по NaCl составляет 20–70%. При пропускании воды через такие мембраны удаляются все взвеси, коллоиды, бактерии и вирусы, катионы тяжелых металлов и часть органических загрязнений. Происходит достаточно глубокая очистка от солей жесткости – в 10–50 раз.
Степень умягчения определяется характеристиками применяемых мембран и зависит от состава воды. Наибольшим достоинством нанофильтрации является снижение не только жесткости, но и щелочности, солесодержания, а также удаление механических, органических и биологических загрязнений при отсутствии необходимости использования реагентов и проблем с солевыми стоками при относительно простой схеме.
Большинство исследований технологии нанофильтрации, проведенных за последние годы, были выполнены для растворов с низким солесодержанием и направлены на исследование в основном извлечения двухвалентных ионов, таких как соли жесткости и сульфаты [11–15, 18–20].
В то же время, расчеты и ряд экспериментов указывают на высокую эффективность использования нанофильтрации для процессов предварительной подготовки морской воды при ее опреснении применительно как к тепловым, так и баромембранным процессам [21–25]. В первом случае отсутствие солей жесткости позволяет повысить максимальную температуру рассола при выпарке, что ведет к росту производительности и гидравлического КПД и, в результате, повышает экономическую и технологическую эффективность. Во втором случае удается не только существенно снизить загрязнение мембран и увеличить общий выход опресненной воды, но также за счет снижения общего солесодержания, а вместе с ним и осмотического давления раствора, проводить процесс разделения при более низких давлениях. Снижение рабочего давления в баромембранных процессах позволяет снизить капитальные затраты – за счет меньшей материалоемкости и меньшей мощности насосов. Эксплуатационные расходы могут быть снижены за счет снижения энергозатрат. В результате это обеспечивает снижение экономических расходов на производство [17, 21].
Известно, что характеристики нанофильтрационных мембран существенно зависят от солесодержания обрабатываемого раствора. Так, ранее было показано [26, 27], что по мере увеличения концентрации раствора происходит существенное изменение селективности по одно и двух зарядным катионам. Для исследованных нанофильтрационных мембран селективность по Na+ может стремиться к нулю, а селективность по Ca+2, Mg+2 при этом составлять 50–80%, и еще значительно больше для многовалентных ионов тяжелых металлов. Поскольку морские воды относятся именно к высокосолевым растворам с разной степенью солености, была предпринята попытка оценить характеристики нанофильтрационных мембран в условиях, соответствующих наименее и наиболее соленым водам Мирового океана.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Для исследований была создана специальная установка, рассчитанная на тестирование стандартных нанофильтрационных элементов при давлении до 2 МПа и производительности по пермеату до 600 л/ч, схема которой представлена на рис. 1.

Определение эффективности использования нанофильтрации для обработки морской воды
Рис. 1. Схема опытной установки. E1 – емкость исходного раствора объемом 200 л; Н1 – насос подкачки; Ф1 и Ф2 –
микрофильтры с картриджами с рейтингом 5 мкм; Н2 – насос высокого давления; МБ – мембранный модуль с иссле"
дуемым элементом.

Обвязка установки предусматривает организацию нескольких режимов работы:
– циркуляция: емкость–насос подкачки–емкость, для приготовления солевого раствора;
– работа по разделению раствора с возвратом пермеата и концентрата в емкость;
– работа по разделению раствора с отбором части получаемого пермеата и концентрата.

На всех линиях установлены пробоотборники. На линиях пермеата и концентрата установлены расходомеры для контроля потоков. Манометры измеряют давление после насоса подкачки, насоса высокого давления и мембранного блока. Для поддержания стабильной температуры емкость Е1 снабжена теплообменником. Исходный раствор из емкости E1 подается на механические фильтры Ф1 и Ф2 насосом подкачки Н1, после чего насосом Н2, обеспечивающим создание заданной величины высокого давления, раствор подается в мембранный блок МБ, в котором происходит разделение на пермеат и концентрат. Расход сбрасываемого концентрата регулируется игольчатым дросселирующим вентилем ВР2, а расход рециркулирующего концентрата, возвращаемого на вход насоса Н2, – вентилем ВР1. Потоки организованы таким образом, что пермеат и концентрат возвращаются в емкость Е1, где происходит их смешение с разделяемым раствором. Для охлаждения раствора в емкости установлен змеевик З с холодной водой. Отбор проб пермеата и концентрата осуществляется через вентили В3 и В2 соответственно. Расход рецикла, концентрата и пермеата контролируется по ротаметрам Р1, Р2 и Р3, соответственно. Давление на выходе механических фильтров отображается манометром M1. Давления на входе и выходе мембранного блока отображаются манометрами М2 и М3, соответственно. Реле давления РД, установленное перед насосом высокого давления, производит аварийное отключение данного насоса при падении давления разделяемого раствора ниже 1 атм. Рециркуляция концентрата введена для обеспечения оптимальных условий работы мембранного элемента по количеству подаваемого раствора, согластно рекомендациям производителей мембран.
Для проведения опытов готовился модельный раствор морской воды из обессоленной (обратноосмотической) воды с электропроводностью 8 мкСм/см и следующих солей: хлорида натрия (NaCl), магния сернокислого семиводного (MgSO4 ⋅ 7H2O), кальция хлористого двухводного (CaCl2 ⋅ 2H2O) и магния хлористого шестиводного (MgCl2 ⋅ 6H2O). Вначале готовилось 100 л модельного раствора общим солесодержанием 35 г/л. Для приготовления раствора солесодержанием 20 и 10 г/л исходный раствор (35 г/л) разбавлялся обессоленной водой. Выбранный диапазон концентраций соответствует составу большинства морей и мирового океана.

АНАЛИЗЫ
Основными параметрами, измеряемыми в ходе экспериментов были: температура и pH раствора, а также содержание ионов Ca2+, Mg2+, Cl–. Содержание ионов Ca2+ и Mg2+ определялось комплексонометрическим титрованием по ГОСТ 23268.578 [28].
Содержание сульфат иона основано на определении в виде BaSO4 в солянокислой среде с помощью гликолевого реагента. Чувствительность метода 2 мг/л [29]. Определение содержания хлоридов производилось потенциометрическим методом на иономере с хлорсеребряным электродом.

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Важнейшими параметрами процессов мембранного разделения являются: селективность, удельная производительность, коэффициент проницаемости и гидравлический КПД мембранного элемента. Селективность (Задерживающая способность, Rejection) – способность полупроницаемой мембраны задерживать примеси, содержащиеся в воде. Обычно обозначается и определяется индивидуально для каждого типа ионов. Представляет собой отношение разности концентраций i-ого иона в исходной воде Сi исх и в фильтрате (пермеате) Ci перм к его концентрации в исходной воде, выраженное в процентах.

Удельная производительность (удельный расход, удельный съем, Flux) по пермеату – количество пермеата, получаемого с единицы поверхности мембраны в единицу времени при постоянном давлении, обычно выражается в л/(м2 ч):

где Qперм – поток пермеата, л/ч; Fм – площадь мембраны, м2. Для процессов мембранного обессоливания удельная производительность пропорциональна разности перепадов приложенного (ΔP) и осмотического (Δπ) давлений: J = A(ΔP – Δπ).
Коэффициент проницаемости – K = J/ΔP в этих соотношениях, обычно выражается в л/(м2 ч МПа). Гидравлический КПД (Конверсия, Recovery, Степень отбора пермеата) установки характеризует степень полезного (целевого) использования воды и определяется как отношение расхода пермеата к расходу питательной воды, выраженное в процентах:

Гидравлический КПД установки водоподготовки

Для условий, когда часть концентрата возвращается на вход мембраны, при расчете гидравлического КПД мембранного элемента необходимо учитывать весь подаваемый на него раствор:

где ηм – гидравлический КПД (recovery) мембранного элемента, Qперм – расход (поток) пермеата, Qвх – расход раствора, поступающего на мембран ный элемент, Qрец – расход рецикла (рециркуляции концентрата), Qконц – расход концентрата.

Таблица 2. Расчетный состав модельных растворов

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Исходный раствор при помощи насоса подкачки поступает на установку, где, пройдя оба механических фильтра, подается на мембранный блок разделения насосом высокого давления (Grundfos CR"5"29). После МБ он делится на 2 потока – пермеата и концентрата, которые возвращаются в емкость с исходным раствором. В установке организован рецикл концентрата – часть концентрата возвращается на линию всасывания насоса высокого давления. Перед началом эксперимента отбирается проба исходного модельного раствора морской воды. После запуска установки при помощи вентилей ВР1 и ВР2 (рис. 1) задается расход рецикла и сброса концентрата для достижения ожидаемого значения гидравлического КПД. После выхода на стационарный режим (по истечении 5 мин), фиксируются значения расходов рецикла, концентрата и пермеата по, соответственно, ротаметрам P1, P2 и P3, записываются значения давления на выходе механических фильтров и давления до и после мембранного блока по манометрам M1, M2 и M3, соответственно. Отбираются пробы пермеата и концентрата, после чего замеряется их температура. Далее при помощи вентилей ВР1 и ВР2 задаются расходы концентрата и рецикла для достижения нового значения гидравлического КПД. Таким образом, задается 4 точки с различными значениями гидравлического КПД в диапазоне 5–16% (значение, рекомендуемое производителем мембранного элемента). На каждой из них отбираются пробы пермеата и концентрата, записываются значения расходов пермеата, рецикла и концентрата, записываются показания манометров – после механических фильтров, до и после мембранного блока.
Эксперимент для каждой концентрации проводился по 30 мин. После проведения опытов на трех различных концентрациях исходного раствора (отбора проб на 4 точках с различным гидравлическим КПД на каждом из растворов) проводилась смена мембранного элемента, модельные растворы готовились заново.

ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕМБРАННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ

В опытах использовались три промышленных нанофильтрационных мембранных элемента: NF90-4040 и SR90-4040, выпускаемые компанией DOW Chemical под маркой Filmtec, и мембранный элемент ЭРН КП-100-1016, который выпускается на основе нанофильтрационных мембран Владипор типа ОПМН-П.
Все элементы одного типоразмера “4040” т.е. диаметр 100 и длина 1000 мм. Характеристики нанофильтрационных рулонных элементов, выпускаемых фирмой DOW Chemical под маркой Filmtec [30], и ЗАО НТЦ “Владипор” [31] под маркой ЭРН, представлены в таблице 3. Следует отметить, что мембраны типа SR90-4040 производятся специально для удаления сульфатов из морской воды [32–35]. Для обеспечения работы мембранного элемента в оптимальных условиях производится рециркуляция, т.е. возврат на вход насоса высокого давления части концентрата, так, чтобы подача не выходила за рекомендованные пределы. Для мембранных элементов типа 4040 производители рекомендуют осуществлять подачу раствора на мембранный элемент с расходом не ниже 0.7 и не выше 3.6 м3/ч. Кроме того, для каждого типа элементов существуют ограничения по максимальному расходу питающего раствора и минимальному расходу концентрата. При работе вне этих пределов мембраны могут быть разрушены или на них образуются отложения. При увеличении скорости раствора выше указанного возникают нерасчетные продольные усилия в мембранном элементе, а уменьшение расхода концентрата означает и уменьшение тангенциальной скорости раствора вдоль мембраны, которая, как указывалось выше, не должна опускаться ниже 2 м/с. В противном случае возможно образование осадков на поверхности мембраны.

Таблица 3. Основные характеристики нанофильтрационных элементов Filmtec.
Производительность и селективность мембран определялись при следующих тестовых условиях:
• 500 мг/л CaCl2, 5 атм, 25°С, 15% гидравлический КПД;
• 2000 мг/л MgSO4, 5 атм, 25°С, 15% гидравлический КПД;
• 2000 мг/л NaCl, 5 атм, 25°С, 15% гидравлический КПД

Таблица 4. Заданные и полученные параметры экспериментов на элементе NF90

РАБОЧЕЕ ДАВЛЕНИЕ, УДЕЛЬНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, КОЭФФИЦИЕНТ ПРОНИЦАЕМОСТИ

Измерения гидравлических характеристик мембран должны проводиться при одном каком-то фиксированном параметре. Таким параметром выбрана степень отбора пермеата или гидравлический КПД (recovery) мембранного элемента, равная 15%, соответствует рекомендациям производителей данного элемента.Расход подающегося на элемент раствора поддерживался в заданных границах за счет подачи концентрата на вход насоса высокого давления.

Рис. 2. Опытная установка.
При заданных начальных параметрах (тип мембраны, солесодержание, гидравлический КПД, давление) были определены все вторичные величины. Так для мембраны NF90 при концентрации 20 г/л параметры работы составили (см. табл. 4). На основании полученных результатов составлены графики полученных зависимостей. На рис. 3, 4 и 5 представлены зависимости соответственно рабочего давления, удельной производительности и коэффициента проницаемости от общего солесодержания. Как и следовало ожидать, давление, необходимое для поддержания потока пермеата, возрастает пропорционально солесодержанию раствора. При этом оно примерно вдвое ниже, чем для обратного осмоса при той же концентрации солей. При всех концентрациях требуемое давление соответствует ряду ЭРН > SR90 > NF90. С ростом общего солесодержания удельная производительность закономерно уменьшается в ряду NF90 > SR90 > ЭРН (рис. 5).

Следует учитывать, что давление при этом возрастает (рис. 3). Соответственно коэффициент проницаемости мембран, учитывающий давление раствора по уравнению (3), падает в еще большей степени (рис. 6).
Рассматривая рисунки 5 и 6 можно сделать вывод о том, что при одинаковых давлении и солесодержании удельная производительность и коэффициент проницаемости мембранного элемента ЭРН ниже, чем те же параметры двух других, что объясняется более плотной мембраной в нем. Это дает возможность предположить, что мембранные элементы ЭРН более плотные и, соответственно, должны быть более селективными. Затем следуют SR90 и наименее плотные – NF90.

ИЗМЕНЕНИЕ СЕЛЕКТИВНОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ ИСХОДНОГО РАСТВОРА И СТЕПЕНЯХ КОНВЕРСИИ

Рассматривая зависимости селективности мембранного элемента по ионам Ca2+, Mg2+ и (рис. 7–9) в исследуемом диапазоне концентраций (от 10 до 35 г/л) можно отметить, что для мембранных элементов ЭРН и NF90 такая зависимость практически отсутствует, в то время как у элемента SR90 наблюдается некоторое повышение селективности по всем ионам. Рассматривая зависимости селективности мембранного элемента по ионам Ca2+, Mg2+ и (рис. 10–12) в исследуемом диапазоне давлений (8–18 атм.) и концентраций (от 10 до 35 г/л) можно отметить, что все элементы проявляют максимальную селективность к анионам на уровне 99–99.5%, что соответствует коэффициенту очистки 100–200. Для катиона Mg2+ селективность несколько ниже – 90–98%, что соответствует коэффициенту очистки 10–50. Для катиона Ca2+ селективность еще ниже – 60–97%, что соответствует коэффициенту очистки 2–30. Причем совершенно очевидно существенное превосходство по селективности мембран элемента ЭРН.


Изучение влияния величины отбора пермеата, т.е. гидравлического КПД, на селективность мембран показало, что в изучаемом диапазоне, который рекомендован производителями, изменения находятся на уровне погрешности измерений. На рис. 12 представлена зависимость селективности по сульфат"иону от гидравлического КПД для мембран при концентрации раствора 20 г/л. Рассматривая результаты по селективность мембран по Ca2+, Mg2+, можно видеть, что селективность по всем ионам мембраны элемента ЭРН наибольшая, затем следует SR90 и NF90. При этом зависимость селективности от давления и гидравлического КПД в исследованном диапазоне малозаметна. В ходе экспериментов также выборочно замерялись концентрации ионов Na+ и Cl– для проверки схождения материального баланса. Из полученных данных можно судить, что селективность мембран элементов NF90 и SR90 по натрию и хлоридам составила 17–20% и 23–27% соответственно. Для элемента ЭРН селективность по натрию и хлоридам несколько выше: 20–30% и 45– 60%, соответственно, причем она снижалась соснижением солесодержания исходного раствора (см. табл. 5). Эти данные хорошо согласуются с полученными ранее данными на хлоридных растворах [19].

Таблица 5. Селективность по ионам мембран различных элементов

ВЫВОДЫ

В ходе опытов было установлено, что селективность и производительность возрастают с повышением давления на всех исследуемых элементах. Наибольшая селективность по анионам и катионам возрастает в ряду ЭРН > NF90 > SR90, а производительность в ряду NF90 > SR90 > ЭРН.
• Селективность мало зависит от степени отбора пермеата и солесодержания.
• Содержание солей жесткости снижается на 90–95%.
• Общее солесодержание снижается на 30–40%.
• При общем солесодержании 35 г/л рабочее давление не превышает 20 атм, что более, чем вдвое, ниже, чем для мембран обратного осмоса.

Это объясняется тем, что поскольку соли натрия извлекаются незначительно, их осмотическое давление на процесс разделения практически не влияет. Элементы NF90 и SR90 показали похожие результаты, хотя селективность специализированного (для удаления сульфатов) элемента SR90 по всем трем ионам оказалась ниже, чем селективность элемента NF90.
С точки зрения селективности, хуже других оказался элемент SR90, а с точки зрения удельной производительности таковым оказался элемент ЭРН. По полученным результатам, прежде всего, по селективности элемент ЭРН, скорее, стоит отнести к низконапорному обратному осмосу, поскольку параметры данного элемента близки к таковым для обратноосмотических мембран (рис. 12).
Исследованные элементы могут быть использованы с высокой эффективностью для умягчения морских и солоноватых вод с различным солесодержанием.
Работа выполнена при поддержке Ведущей научной школы РФНШ-3239.2010.2 и гранта РФФИ № 09-08-01146-а.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Sommariva C. The 72 MIGD multi"stage flash distillation plant at Al Taweelah. Abu Dhabi. UAE. Desal. Water Reuse. 6. 1. 1996. P. 30–36.
2. Khawaji Akili D. et al. Advances in seawater desalination technologies. Desalination 221. 2008. P. 47–69.
3. AlSahali Mohammad, Ettouney Hisham. Developments in thermal desalination processes: Design. Energy and costing aspects. Desalination 214. 2007. P. 227–240.
4. AlHengari Salah et al. Performance analysis of a MSF desalination unit. Desalination 182. 2005. P. 73–85.
A. Khawajia D., Kutubkhanaha I.K., Wie JongMihn. Advances in seawater desalination technologies. Desalina tion 221. 2008. P. 47–69.
5. ElZanati E., ElKhatib K.M. Integrated membrane based desalination system. Desalination 205. 2007. P. 15–25.
6. Drioll Enrico et al. Integrated membrane operations for seawater desalination. Desalination 147. 2002. P. 77–81.
7. Heinz Ludwig. Hybrid systems in seawater desalination – practical design aspects, present status and development perspectives. Desalination 164. 2004. P. 1–18.
8. Hamed Osman A., AlOtaibi Holayil A. Prospects of operation of MSF desalination plants at high TBT and low antiscalant dosing rate. Desalination 256. 2010. P. 181– 189.

9. Reverse Osmosis and Nanofiltration, Second Edition, American Water Works Association. 2007. Softbound. 226 p.
10. Schaefer A., Fane A., Waite T. Nanofiltration: Principles and Applications. ELSEVIER. 2004. Amsterdam. 560 p.
11. Properties of nanofiltration membranes; model development and industrial application / by Johannes M.K. Timmer. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven. 2001. 154 р.
12. Lefebvre X., Palmeri J. Nanofiltration Theory: Good Co-Ion Exclusion Approximation for Single Salts. J. Phys. Chem. B. 2005. 109. P. 5525–5540.
13. Nanofiltration in drinking water treatment, Literature Review, © TECHNEAU – 35 – Techneau. D5.3.4B. November 27. 2006.
14. Hilal N., AlZoubi H., Darwish N.A. and Mohammad A.W. “Nanofiltration of Magnesium Chloride, Sodium Carbonate, and Calcium Sulphate in Salt Solutions”. Separation Science and Technology, 40: 16. P. 3299–3321.
15. @
16. Millero F.J., Feistel R., Wright D.G., McDougall T.J. The composition of Standard Seawater and the definition ofthe Reference"Composition Salinity Scale // Deep-Sea Research I 55. 2008. P. 50–72. http://www.salinometry. com/pdf/Millero_et_al_Composition_2008.pdf
17. Первов А.Г., Андрианов А.П., Ефремов Р.В., Козлова Ю.В. Новые тенденции в разработке современных нанофильтрационных систем для подготовки питьевой воды высокого качества: обзор // Критические технологии. Мембраны. 2005. № 1 (25).
С. 18–34.
18. Макаров Р.И., Первов А.Г., Андрианов А.П. Прогноз качества воды, обработанной с помощью нанофильтрационных мембран ОПМН // Критические технологии. Мембраны. 2002. № 15. С. 3–9.
19. Timmer J.M.K. Properties of nanofiltration membranes; model development and industrial application // by. Eindhoven : Technische Universiteit Eindhoven. 2001. 154 р.
20. Turek Marian. Seawater desalination and salt production in a hybrid membrane"thermal process. Desalination 153. 2002. P. 173–177.
21. Hamed O.A. et al. Nanofiltration Membrane Pretreatment Of Swro Feed & Msf Make"Up, Technical Report No. TR. APP3808/96008"IIIA. December 2005.
22. AlShammiri M., Ahmed M., AlRageeb M. Nanofiltration and calcium sulfate limitation for top brine temperature in Gulf desalination plants, Desalination 167. 2004. P. 335–346.
23. Dydo P., Turek M., Ciba J. Scaling analysis of nanofiltration systems fed with saturated calcium sulfate solutions in the presence of carbonate ions. Desalination 159. 2003. P. 245–251.

24. Millero F.J., Feistel R., Wright D.G., McDougall T.J. The composition of Standard Seawater and the definition of the Reference"Composition Salinity Scale // Deep Sea Research I 55. 2008. P. 50–72. http://www.salinometry. com/pdf/Millero_et_al_Composition_2008.pdf
25. Аржанова Е.Б., Гладуш М.Г., Пантелеев А.А., Рябчиков Б.Е. Разделение моно и поливалентных ионов методом нанофильтрации в водных растворах высоких концентраций. Перспективные материалы. Cпец. Выпуск № 8, февраль 2010. C. 183–188.
26. Аржанова Е.Б., Рябчиков Б.Е., Пантелеев А.А., Гладуш М.Г., Никольский В.М. Определение эффективности разделения моно и двухвалентных ионов нанофильтрацией в хлоридных растворах высоких концентраций // Перспективные материалы.
Cпец. Выпуск № 10, февраль 2011. C. 227–232.
27. ГОСТ 23268.5"78. Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно"столовые и природные столовые. Методика определения ионов Ca2+ и Mg2+. 1983.
28. ГОСТ 4389"72. Вода питьевая. Методы определения содержания сульфатов.
29. Сайт фирмы Dow Chemical www.Filmtec.com
30. Сайт ЗАО НТЦ Владипор www.vladipor.ru
31. Dow Water & Process Solutions, Sulfate Removal from Injected Water in Oilfield Operations // http://www. dow.com/liquidseps/prod/sp_oil.htm
32. Seawater sulphate reduction systems // http://www.akersolutions.com/en/Globalmenu
33. FILMTEC Membranes – SR90 Membrane Sulfate Removal of Offshore Oil Injection Water // https:// dow-answer.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/ 278/~/filmtec-membranes–sr90

Performance Tests to Justify Desalination of Seawater with Nanofiltration Membranes
B. E. Riabchikov, A. A. Panteleev, M. G. Gladush
CJSC “Research and Production Company MEDIANAFILTER”
Krasnokazarmennaya str. 17B/3, Moscow, 111250 Russia
Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research (TRINITI)
Pushkovykh str., vlad. 12, Moscow reg., Troitsk, 141190 Russia
Email: riabchikov45@yandex.ru
In this paper we summarize the results of our performance tests of nanofiltration membranes “ERN”, NF90 and SR90 used in the processing of model solutions simulating seawater with varying salt content. It is shown that the overall selectivity and efficiency for all types of membranes increases with higher pressure. At the same time the best selectivity for anions and cations increases as “ERN” > NF90 > SR90 while the membrane efficiency grows as NF90 > SR90 > “ERN”. The measurements allow us to estimate that the selectivity is only slightly dependent on the degree of selection and the permeate salinity, the content of hardness salts is reduced by 90–95%, and TDS is reduced by 30–40%. With a total salt content of 35 g/l the operating pressure is 20 atm, which is more than twice lower than for the reverse osmosis membranes. Thus, it is shown that these membranes can be efficiently used for softening of sea and saltish water with different salt content.
Keywords: Nanofiltration, Desalination, water softening, seawater.

(c) 2010 НПК "Медиана - фильтр"
Все права защищены.