Гиперфильтрация

Метод гиперфильтрации основан на фильтровании соленой воды через полунепроницаемые мембраны, пропускающие воду, но задерживающие гидратированные ионы растворимых в воде солей.

Если между соленой и пресной водой поместить полунепроницаемую мембрану с указанным выше свойством, то в силу того что концентрация молекул воды в единице объема пресной воды больше, чем в единице объема соленой воды, в которой часть объема занимают ионы, количество ударов молекул воды по мембране со стороны пресной воды вследствие теплового движения будет больше, чем со стороны соленой. В результате этого молекулы воды переходят из пресной воды в соленую, увеличивая ее объем. Таким образом, движущей силой осмотического переноса воды через полунепронидаемую мембрану является разность концентраций воды в сосудах по обе стороны мембраны. Схематически процесс осмотического переноса воды показан на рис. 3.20.

Рис. 3.20. Схема осмотического переноса воды

Если в отсеке сосуда слева от мембраны находится пресная вода 1, а справа — соленая вода 2 и уровни жидкостей в обоих отсеках в начальный момент одинаковы (рис. 3.20, а), то в результате перехода молекул воды слева направо уровень жидкости в правом отсеке будет повышаться до тех пор, пока не наступит равновесие, при котором уровень в правом отсеке окажется на величину h выше, чем слева от мембраны 3 (рис. 3.20, б). Величина h определяет значение осмотического давления, которое зависит от разности концентраций ионов в растворах, находящихся по обе стороны мембраны.

При разности концентраций растворов, соответствующих океанской (солесодержание 35 мг/л) и дистиллированной воде, осмотическое давление составляет около 2,4 МПа. Для того чтобы осуществить опреснение воды гиперфильтрацией, нужно, создавая избыточное давление, заставить воду фильтроваться через мембрану в направлении, противоположном осмотическому переносу, т. е. со стороны соленой воды (рис. 3.20, б). Очевидно, что необходимое для этого давление должно быть больше осмотического.