Обратный осмос

собсно из рисунка всё понятно , заметка на тему . какие будут мысли о мембране зеолита?

Осталось только цеолитовую мембрану вживую увидеть)))

Я уже об таком разделении задумывался, когда себе ставил обр. осмос. Но расслабился, когда поговорил со спецом в этих делах,..., да и сп.заводы давно стали в убытке, будь такое разделение рентабельным.
...Как говорил "спец", одна из проблем обр.осмоса есть его засорение. Решается этот вопрос так: предв. фильтры упустим, - для очистки и сбора чистой осмотич.воды нужно в разы больше первоначальной. И за счет таких процессов поддерживается более-менее стабильная чистота осм.фильтра.
А посему для дел наших он может и пойдет в какой то момент, но его дороговизна навряд заменит саму ректификацию и душу продукта

на алибабе есть , вот с ценой - непонятно

Особого смысла в такой схеме не вижу. Через мембрану по замыслу проходят только молекулы воды, а спирт и все примеси попадают в отбор. Таким образом, достигается укрепление водно-спиртовой смеси, но не очистка от примесей.

При обратно-осмотической очистке воды всё наоборот: вода идет в отбор, примеси не проходят.

Хотя, возможно, всё не совсем так уж примитивно. В принципе, ход процесса фильтрации зависит от того, какие эффекты в данном случае преобладают: размерный, электростатический или специфический-адсорбционный (химический). Если размерный, то всё происходит примерно так как на картинке, это не интересно. Но поскольку везде пишут именно про цеолитные мембраны (хотя по размерам пор вполне годились бы и любые полимерные - даже примитивный ацетат целлюлозы), то может быть каким-то образом часть примесей удается запихать вместе с водой? За счет разной смачиваемости, или, другими словами, разного хемосорбционного взаимодействия спирта и примесей с материалом мембраны? Цеолит специфически взаимодействует с сильно полярными примесями, с ионами в основном, а в спирте примеси очень слабополярные. Что-то концы с концами не сходятся.

Я в свое время пытался прогонять самогон через обычную мембрану ОО. Почему-то ничего не пошло - ни спирт, ни вода.

Не понял, при чем тут обратный осмос? ОО - это фильтрация против осмотического давления раствора. Главный признак - наличие насоса высокого давления (до 12 атм), а здесь жалкий вакуум - максимум минус 1 атм.

Да не в названии суть. Можно назвать нанофильтрацией, если хочешь. Между ОО и нанофильтрацией нет четкой границы по размерам пор мембраны и по осмотическому давлению.

Главный признак - наличие насоса высокого давления (до 12 атм)mak210, 10 Марта 11, 06:25

Не обязательно. Осмотическое давление, в зависимости от природы растворенного вещества и его концентрации, может иметь любую величину, хоть 10 бар, хоть 0,1 бар. В системах обессоливания воды рабочее давление может быть 35 бар (для морской воды) и 2 бар (для бытовых ОО фильтров).

В случае водно-спиртовых растворов осмотическое давление, видимо, невелико. Это и понятно. Большое осмотическое давление наблюдается для растворов электролитов, т.к. вода полярный растворитель и обладает большим сродством к ионным примесям. А для слабополярных примесей энергия сольватации мала.

В любом случае, раз такие схемы рисуют, значит давление по обе стороны мембраны отличается мало, иначе вода через мембрану не пошла бы. А называть метод обратным осмосом можно потому, что идет разделение смеси по (условно) размеру молекул, или ассоциатов, неважно. Т.е. есть полупроницаемая мембрана, значит есть осмотическое давление, значит работая против него мы имеем обратный осмос.

Может глупость напишу,но пару лет назад с другом хотели приобрести осмотические фильтры для воды.Качество воды в наших деревенских колодцах и скважинах(не говорю про артезианские) оставляет желать лучшего - соли жёсткости,железо,итд.У меня тогда интернета не было,и самогонного аппарата тоже.А друг вычитал в тырнете,что то-ли пятое,то-ли седьмое поколение мышей,которых в лаборатории постоянно поили водой из осмотических фильтров,становилось бесплодным.Типа "мёртвая" вода из них.Покупать мы эти фильтры не стали.Извиняюсь если не в тему.

вода с осмоса не мертвая - она просто без примесей (ну от 3 до 15 %% только).
Да, если сидишь дома и только пьешь ЭТУ воду и ешь ТОЛЬКО яблоки с маркета... - проблемы обеспечены... Но на работе, в гостях, да в самом воздухе НЕ ИЗ ОСМОСА , столько срани, что вперемешку с осмотической водой она в краты перетягивает воду ДО осмоса.
...я раньше не догААААнял, особенно когда у самого скважина 70 метров, но теперь я воду не только пью, но и наслаждаюсь.
... А поставить 7-ми ступенчатой очистки обр. осмос за 300 баксов мне пришлось - у 8-летней дочери на УЗИ обнаружили песок. ПЕ-СОК! , я и сам оКуел, но на второй же день поставил.
***не реклама - я не в доле!

Я ж не спорю.Пить нашу неочищенную воду это в своём роде бег по острию ножа.У нас фосфоритная руда на 5-ти метровой глубине встречается(сам наткнулся на известняк с этой шнягой,когда колодец копал,вещество напоминающее мел,тока зеленовато-желтоватый,сплошной плитой около10см.).В пяти километрах поодаль велась промышленная добыча фосфоритов из карьеров.Про Воскресенский цемент слышал?-завод в 15-ти км.А через 2,5 км ,за лесом,ламинат и дсп делают,воняет частенько.Так что ты прав - неизвестно от чего можно загнуться у нас!
З.Ы. А с камушком уже 4 года хожу.В 19лет нашли.Как на узи не приду - доктора говорят мол маловат ещё чтоб дробить,пей уролизин - выйдет сам.А он что мёртвому припарка!

Литокс


А давай развлечемся и посчитаем.

Молекулярный вес спирта С2Н5ОН=12*2+1*5+16+1=46. Возьмем количество вещества 0,5 моля, т.е. 23 г в 1 литре раствора (прим. 14% об., фигня, на самом деле). По закону Вант-Гоффа (действует, правда, только для слабых растворов) создаваемое при этом давление: 0,5*(8310*290)/10-3=1,2*10 6 Па= 12 атм. (0,5 - количество молей, 8310 - унив. газ. пост, 290 - 17*С температура в Кельвине, 10-3 - объем жидкости 1 л в куб. м.)

Неслабое давление, впрочем, весьма характерное для низкомолекулярных веществ.

Как я понял, речь идет о молекулярных ситах, которые уже применяются в реальности для обезвоживания крепких растворов спирта в импортных технологиях биоэтанола, чтобы не связываться с капризной азеотропной перегонкой. (Ключевое слово - крепких растворов). Не очень в теме, слышал краем уха, поэтому могу и ошибиться. Основной механизм - выборочная адсорбция воды цеолитами с их последующей регенерацией.

Вот более подробно: http://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol_purification
на русском: http://www.sergey-osetrov.narod.ru/...cular_sieve.htm

А вот здесь заправка, молекулярное сито зашифровано словом "Memrane", расположено после ректификационной колонны: http://www.3dnews.ru/editorial/it_homebrew_fuel/print

Еще.

Основной механизм очистки воды при ОО не фильтрация, а переход чистой воды по градиенту давления против давления осмоса. Речь идет о разбавлении "очищаемой" воды суперчистой водой, проходящей через мембрану. (Мой любимый метод очистки стоков: есть 2 ПДК, в 2 раза разбавил - можно сливать).

По закону Вант-Гоффа (действует, правда, только для слабых растворов) создаваемое при этом давление: 0,5*(8310*290)/10-3=1,2*10 6 Па= 12 атм.mak210, 10 Марта 11, 19:30

Расчет вроде правильный - 1 моль/литр даст 22.4 бар,  0,5 моля/л - примерно в 2 раза меньше. Отсюда следует, что если бы через мембрану проходил только чистый растворитель и не проходило растворенное вещество, то давить надо было бы могучим насосом. А если мембрана проницаема при перепаде в 1 бар, то значит она ни хрена не делит.

Как я понял, речь идет о молекулярных ситах, которые уже применяются в реальности для обезвоживания крепких растворов спирта в импортных технологиях биоэтанола, чтобы не связываться с капризной азеотропной перегонкой. (Ключевое слово - крепких растворов). Не очень в теме, слышал краем уха, поэтому могу и ошибиться. Основной механизм - выборочная адсорбция воды цеолитами с их последующей регенерацией.mak210, 10 Марта 11, 19:30

Это так, но никакого отношения к схеме, приведенной в начале, не имеет. То, о чем ты говоришь, это простая сушка, т.е. избирательная адсорбция. Слова "молекулярное сито" не должны вводить в заблуждение - это не мембрана, а просто гранулированный материал, поглощающий воду и не поглощающий спирт. По-английски "molecular sieves" и "zeolites" - синонимы.

На схеме же нарисована именно фильтрация на мембране, которая проницаема для одних молекул и непроницаема для других.

Основной механизм очистки воды при ОО не фильтрация, а переход чистой воды по градиенту давления против давления осмоса. Речь идет о разбавлении "очищаемой" воды суперчистой водой, проходящей через мембрануmak210, 10 Марта 11, 19:37

А вот тут ты что-то напутал - именно фильтрация. Фильтрация это и есть "переход воды по градиенту давления". В ОО фильтре единственное отличие в том, что чтобы продавить раствор через мембрану, приходится толкать его не только с силой, преодолевающей ее (мембраны) гидравлическое сопротивление (как в любом фильтре), но плюс еще и осмотическое давление. И только при таком приложенном давлении появляется чистая вода по другую сторону мембраны. Если давление убрать, чистая вода с той стороны мембраны действительно полезет обратно, но при чем здесь это? Мы ведь подаем воду с примесями с одного конца, а отбираем очищенную с другого, а не наоборот.

В случае водно-спиртовых растворов осмотическое давление, видимо, невелико. Это и понятно. Большое осмотическое давление наблюдается для растворов электролитов, т.к. вода полярный растворитель и обладает большим сродством к ионным примесям. А для слабополярных примесей энергия сольватации мала.Литокс, 10 Марта 11, 12:12

А тут, похоже, я сам зарапортовался. Хотя... Модель Вант-Гоффа рассматривает примесь как идеальный газ, т.е не учитывает взаимодействия ее с растворителем. Возможно, если это взаимодействие сильное, как в случае электролитов, то будут наблюдаться большие отклонения.

Главный признак - наличие насоса высокого давления (до 12 атм), а здесь жалкий вакуум - максимум минус 1 атм.mak210, 10 Марта 11, 06:25

Хочу выразить некотрые сомнения. Ибо ваши утверждения про необходимость "могучих насосов" аналогинны утверждению, что вода из открытого блюдца, стоящего на столе, испаряться не должна, ибо нет температуры кипения.

То что вы описываете справедливо в том случае когда с обоих сторон мембраны есть жидкая вода. В этом случае есть диффузонный поток воды который нужно уравновесить давлением "могучего насоса".
Когда мы испаряем жидкость в вакуум то обратного потока просто нет, совсем, и уравновешивать нечего!
Всё что испарилось, всё утянет вакуум насос. А испариться в данной конструкции может только вода, ибо моллекулы спирта и его ассоциаты с водой сквозь мембрану не пролазиют.

Я в свое время пытался прогонять самогон через обычную мембрану ОО. Почему-то ничего не пошло - ни спирт, ни вода.Литокс, 10 Марта 11, 05:42

Потому что весь спирт и вода находились в форме комплексного соединения. Эта макромолекула на столько здоровая, что фиг её продавишь сквозь мембрану.
А свободных воды и спирта в растворе нету, ибо энергия связи большая а концентрация высокая.
Вот если бы ты заливал в фильтр 0.5% раствор спирта, то поначалу вода бы фильтовалась, до тех пор пока концентрация спирта перед мембраной не возрастет до такого уровня, что свободной воды перед мембраной не останется, она вся будет связана в гидратах спирта.

То, о чем ты говоришь, это простая сушка, т.е. избирательная адсорбция. Слова "молекулярное сито" не должны вводить в заблуждение - это не мембрана, а просто гранулированный материал, поглощающий воду и не поглощающий спирт. По-английски "molecular sieves" и "zeolites" - синонимы.
Литокс, 10 Марта 11, 21:14

Дык они сами путают, волки, почти во всех современных схемах получения  биоэтанола пишут "Memrane", а уже, когда начинаешь копаться в переводе всплывает молекулярное сито. Сам его не видел, но, похоже, это что-то вроде угольной колонки и сам цеолит похож на дробленый гравий.

А вот тут ты что-то напутал - именно фильтрация. Литокс, 10 Марта 11, 21:14

Согласен, не совсем корректно выразился, просто особый случай фильтрации, сильно осложненный Вант-Гоффом.

То что вы описываете
Kotische, 10 Марта 11, 22:09

Мы уже на "Вы"?

Всё что испарилось, всё утянет вакуум насос. А испариться в данной конструкции может только вода, ибо моллекулы спирта и его ассоциаты с водой сквозь мембрану не пролазиют.
Kotische, 10 Марта 11, 22:09

Похоже наиболее близкое объяснение.

А вот иллюстрация кластеров спирт-вода по японским исследованиям.

То что вы описываетеKotische, 10 Марта 11, 22:09

Мы уже на "Вы"?mak210, 10 Марта 11, 22:44

А як жеж?!  ;D
Вас с Литоксом двое, а я - маленький и несмышленный, совсем один...  
ЗЫ: В моей фразе "вы" написано с маленькой буквы, должен был сам догадаться.  ;D 

То что вы описываете справедливо в том случае когда с обоих сторон мембраны есть жидкая вода. В этом случае есть диффузонный поток воды который нужно уравновесить давлением "могучего насоса".Когда мы испаряем жидкость в вакуум то обратного потока просто нет, совсем, и уравновешивать нечего!Kotische, 10 Марта 11, 22:09

Похоже наиболее близкое объяснение.mak210, 10 Марта 11, 22:44

Прямо в точку. Кстати, почитал на эту тему литературу - всё работает, причем и на полимерных мембранах тоже. Укреплять так можно, азеотропы сушить, но от примесей не очистишь.

Я в свое время пытался прогонять самогон через обычную мембрану ОО. Почему-то ничего не пошло - ни спирт, ни вода.
Литокс, 10 Марта 11, 05:42

Ответ может быть здесь http://www.ecoteka.ru/?a=article&aid=osmos-mechanics
//Молекулы многих полярных органических веществ сами способны связываться с материалом мембраны. И тогда на мембране образуется слой связанной жидкости, состоящий из молекул воды и растворенного вещества. Поэтому селективность большинства мембран по низкомолекулярным полярным органическим веществам обычно низка, а в ряде случаев имеет нулевые и даже отрицательные значения.//
Отсюда заключаем что Этиловый спирт который является низкомолекулярным полярным органическим веществом не может быть разделено в системе обратного осмоса (мембранного типа).

Поэтому селективность большинства мембран по низкомолекулярным полярным органическим веществам обычно низка, а в ряде случаев имеет нулевые и даже отрицательные значенияSnakeFish, 20 Марта 11, 08:32

Низкая, нулевая или даже отрицательная селективность означает, что примесь проходит через мембрану
- почти так же хорошо, как вода
- так же, как вода
- или даже лучше, чем вода.
Т.о. наблюдаемая картина совершенно иная.

Правильное объяснение (на что указал Мак210 и дополнил Котищще): при высоких концентрациях осмотическое давление слишком высоко, нужно использовать метод испарения через мембрану, при котором работает чисто диффузионный механизм и осмотическое давление не влияет на прохождение воды через мембрану.