Дегазация мембранная

Коррозивнная агрессивная активность воды обусловлена причинами физико-химическими  порядка, и  одними из основных причин является наличие в воде растворенных газов. Самыми активными коррозийными газами являются О2 и углекислый газ. Присутствие в воде свободного диоксида углерода в 3 раза увеличивает силу кислородной коррозии металла, поэтому извлечение из воды растворенных газов является главной составной частью технологических процессов в водоподготовке. Огромное значение удалению газов из воды придается при мембранной дегазацией  или дегазификацией воды — так именуется процесс удаления растворенных в воде газов с помощью специальной пористой мембраны, проницаемой для газов, но непроницаемой для воды. Пр этом  происходит дегазация дистяллированной воды с помощью установок мембранной дегазации, и иссходя из особенностей технологического процесса определяются начальные условия.

ОСНОВЫ. Система газ – жидкость является двухфазной дисперсной системой. Жидкая и газообразная фазы отделены друг от друга поверхностью раздела. Перенос компонента из одной фазы в другую обусловлен разностью химических потенциалов этого компонента в разных фазах. В стационарных условиях при длительном соприкосновении фаз химические потенциалы компонента в разных фазах выравниваются и между фазами устанавливается подвижное равновесие, при котором скорости процессов абсорбции (поглощения газа жидкостью) и десорбции (выделения газа из жидкости) равны. Равновесие двухфазных систем и концентрация газа в растворе зависят от рода газа и жидкости, температуры, давления и состава газовой фазы. Это состояние характеризуется константой фазового равновесия, представляющей собой отношение концентрации газа в газовой фазе к его концентрации в жидкой фазе. Концентрация растворенных газов в воде связана с парциальным давлением каждого компонента в газовой смеси, находящейся в контакте с поверхностью воды, законом Генри. При отсутствии равновесия между фазами в двухфазной среде возникает массопередача. Дегазация какого-либо газа осуществляется благодаря тому, что парциальное давление этого газа в воздухе (десорбирующем газе) меньше равновесного, соответствующего концентрации газа в обрабатываемой воде. Сущность физических методов дегазации (вакуумной, термической, аэрационной) состоит в создании условий, когда парциальное давление удаляемого газа минимально или вовсе стремится к нулю. В деионизованной воде, находящейся при температуре 25 °С в равновесии с воздухом, в растворенном состоянии находится 8,5 мг/л кислорода, 14,5 мг/л азота и некоторое количество углекислого и других газов. Осуществлять дегазацию (т.е. по­нижать концентрацию газов в воде) можно либо уменьшением парциального давления, либо понижением растворимости. В случае газов, взаимодействующих с водой (точнее с водным раствором) под растворимостью надо понимать полное значение связываемости. Соответственно, есть три пути осуществления дегазации: первый – уменьшение общего давления газовой смеси над раствором (создание вакуума), второй – уменьшение парциального давления одного из компонентов, который необходимо удалить (например кислорода), для этого необходимо воздух вытеснить чистым инертным газом (азотом) и третий – нагревание воды в целях снижения растворимости газов. Поскольку парциальное давление углекислого газа в атмосферном воздухе близко к нулю, то условия для его удаления уже обеспечены, необходимо лишь создать большую поверхность контакта. Удаление кислорода при контакте с воздухом невозможно, ввиду его значительного парциального давления в атмосферном воздухе. Для его удаления необходимо либо поднять температуру воды до точки кипения, при которой растворимость газов падает до нуля, либо создать глубокий вакуум. Другим вариантом является контактирование воды с инертным газом, не содержащим кислород, – обычно с азотом . Скорость десорбции зависит от степени отклонения системы от равновесного состояния, свойств жидкости, удаляемого газа и десорбирующего агента, площади контакта, характера взаимодействия между жидкими и газообразными фазами (физическое, химическое) в массообменном аппарате. Работа традиционных деаэраторов и декарбонизаторов основана на создании большой поверхности массообмена путем диспергирован ия обрабатываемой воды в вакууме (вакуумные деаэраторы) или в инертной атмосфере азота или воздуха, если необходимо удалить только углекислоту (атмосферные декарбонизаторы).

МЕМБРАННАЯ ДЕГАЗАЦИЯ основана на использовании специальных мембран большой площади (как правило, на основе полого волокна), размещенных в напорных корпусах. Газообмен происходит в микропорах мембраны, обладающей огромной поверхностью. Благодаря этим факторам достигается компактность установок и снижается вероятность вторичного механического и биологического загрязнения воды.

Мембранные дегазаторы (МД) позволяют удалить растворенные газы из потока воды без его диспергирования; собственно дегазация протекает в системе вода–мембрана–газовый поток. Несмотря на то, что МД в своем составе имеют ультрапористую мембрану, принцип их работы отличен от других мембран (ультрафильтрационных, обратноосмотических): в мембранах дегазатора отсутствует поток жидкости сквозь поры мембраны. Мембрана служит инертной газопроницаемой стенкой, которая разделяет жидкую и газообразную фазы.

Мембранный метод 

Применением растворенных газов техники мембранного контактора (_CO2, _O2) может быть удален из водных растворов, или газы могут быть адсорбированы в жидкостях. Мембранные контакторы — устройства с гидрофобными, микропористыми капиллярными мембранами, которые позволяют газообразным и жидким фазам соприкасаться для перемещения массы без дисперсии фазы. Из-за строительной воды не пройдет через мембрану, которая действует как поддержка между фазами.

       1. Кислородное удаление