С использованием мембран стало возможным эффективно организовать очистку воды и сточных вод практически от любых загрязнений.

Основным направлением использования мембранных технологий является обессоливание.

В целом обессоливание осуществляется следующими методами: ионным обменом, нанофильтрацией, обратным осмосом, электродиализом, дистилляцией, вымораживанием и пр.

Ионный обмен требует регулярного обслуживания и большого расхода реагентов и соли, методы дистилляции и вымораживания требуют значительных расходов энергетических ресурсов и больших капитальных вложений, электродиализ и нанофильтрация обеспечивают частичное обессоливание, но труднодоступны в РФ, а метод обратного осмоса достаточно широко распространен, благодаря высокой производительности, возможности модульного расширения, небольшим габаритам и сравнительно низким эксплуатационным затратам.

Поэтому более 75 % установок опреснения в мире являются мембранными.

Мембраны изготавливают из различных материалов:

– полимеры природного происхождения;

– полимерные синтетические материалы;

– керамические материалы;

– биологические мембраны;

– композиционные мембраны;

– мембраны на базе графена;

– силикатные стекла.

Для производства мембран применяются современные высокоточные технологии, которые принципиально отличаются для органических и неорганических мембран.

Использование мембранных процессов для разделения веществ и очистки воды, сточных вод позволяет создать современные экономически выгодные, энерго- и ресурсосберегающие и малоотходные технологии. Области применения мембранных технологий многообразны и чрезвычайно широки.

Для очистки воды применяются в основном полимерные мембраны под давлением (баромембранные процессы) следующих видов: микрофильтрация (удаляются мелкие взвешенные и коллоидные частицы с размерами до 0,1 – 1,0 мкм), ультрафильтрация (извлекаются из воды коллоидные частицы, крупные органические макромолекулы, микроорганизмы, имеющие размер 0,01–0,1 мкм), нанофильтрация (удаляются молекулы и многозарядные ионы, имеющие размер от 0,001 до 0,01 мкм, органические молекулы с молекулярной массой более 300 дальтрон и почти все вирусы), обратный осмос (отделяют все растворённые ионы солей и органические молекулы).

Наиболее широкое распространение мембранные технологии получили в следующих процессах водоподготовки: в процессах получения воды питьевого качества из воды водоемов (в т.ч. с антропогенными загрязнениями), из солоноватых и морских вод (путем опреснения), повышения качества питьевой воды, обеззараживания и стерилизации воды, получения особо чистой воды.

Также мембраны широко используются:

– в пищевой промышленности (получение воды для технологических процессов; очистка вина, пива, спиртов, концентрирование соков, разделение молочных продуктов; увеличение сроков хранения пищевых продуктов, овощей и фруктов, в т.ч. очистка жидких пищевых потоков от бактерий);

– в медицине (подготовка воды для фармацевтических и медицинских нужд; получение глубоко очищенной, апирогенной, стерильной воды для приготовления вакцин, медицинских препаратов, промывки ампул; очистка крови пациентов; очистка и концентрирование лекарственных препаратов);

– в биотехнологических процессах (стерилизация технологических потоков; концентрирование продуктов; извлечение целевых компонентов; мембранный реактор – непрерывный процесс синтеза и извлечения веществ);

– для нужд электроники – получение особо чистой воды;

– для предприятий топливно-энергетического комплекса (эффективное разделение продуктов нефтехимического синтеза, очистка биогаза; очистка и осушка сжиженного попутного нефтяного газа);

– очистка бытовых (городских) и промышленных сточных вод (в т.ч. от предприятий пищевой, целлюлозно-бумажной, текстильной, электронной, нефтехимической промышленности, переработка жидких радиоактивных отходов).

Более подробно о мембранных технологиях см. раздел «Каталог/ Мембранные технологии» и «Каталог/ Очистка сточных вод/ Мембранный биореактор».