RO Membran 99,9% Duzdan imtinaya necə nail olur?
Əks osmoz membranı (RO membranı) təbii osmotik prosesə qarşı mübarizənin əsas prinsipi üzərində işləyir. Budur onun iş mexanizminin dərin təhlili:
Təbii osmos və tərs osmosun fiziki müqayisəsi
Təbii Osmos Fenomeni yarımkeçirici membranın hər iki tərəfində konsentrasiya fərqi olduqda (məsələn, şirin su və duzlu su), su molekulları hər iki tərəfdəki konsentrasiyalar tarazlaşana qədər aşağı konsentrasiyalı tərəfdən yüksək konsentrasiyalı tərəfə kortəbii olaraq axacaq. Bu nöqtədə maye səthinin hündürlüyü fərqinin yaratdığı təzyiq osmotik təzyiqdir.
Seyreltilmiş məhlulun osmotik təzyiqi π belədir: π = iCRT (burada i məhlulun molekullarının elektrolizi nəticəsində yaranan ionların sayı; C məhlulun molyar konsentrasiyası; R molar qaz sabiti; T mütləq temperaturdur.)
Məsələn, dəniz suyunun osmotik təzyiqi 28 bara qədər yüksəkdir və su axınının tərsinə çevrilməsi üçün daha böyük təzyiq tələb olunur.
Əks Osmosun "Yüksək Təzyiqli Əks axını" şoran tərəfə təzyiq tətbiq edir (>osmotik təzyiq) su molekullarını tərs istiqamətdə axmağa məcbur edir və "duzlu su → təmiz su" dan əks konsentrasiya qradiyenti miqrasiyasına nail olur.
Əks osmos zamanı həlledicinin osmotik dərəcəsi, yəni maye axınının enerjisi N: N=Kh(Δp).-Δπ) (burada Kh temperaturla bir qədər artan hidravlik keçiricilik əmsalıdır; Δp membran boyunca statik təzyiq fərqidir; Δπ membran boyunca osmotik təzyiq fərqidir).
Bu nöqtədə: Təmiz su tərəfində: İçindən keçən su molekullarının toplanması (nüfuz edilməsi), Konsentrasiya edilmiş su tərəfində: Duz, ağır metallar və digər çirkləri (konsentrat) saxlamaq.
Membran strukturunun həddindən artıq dəqiqliyi
Sandviç quruluşu:
Dəstək təbəqəsi: toxunmamış parça (qalınlığı ≈ 120 μm) - yüksək təzyiqə tab gətirən "polad çərçivə".
Məsaməli təbəqə: Polisulfon materialı (məsamə ölçüsü 0,01-0,1 μm) - palçığı, qumu və pası kəsən "birinci müdafiə xətti".
Aktiv təbəqə: Poliamid film (qalınlığı ≈ 200 nm) - məsamə ölçüsü cəmi 0,1-1 nm (≈ su molekullarının ölçüsündən iki dəfə böyük) olan əsl "molekulyar hakim".
Müqayisə məlumatları:
Virus diametri (0,02-0,3 μm) > Membran məsamə ölçüsü 3000 dəfə.
Bakteriya ölçüsü (0,5-5 μm) > Membran məsamə ölçüsü 5000 dəfə.
Klassik model nəzəriyyəsi
- Həll-diffuziya modeli
Əsas fərziyyə: Membran məsamələri olmayan homojen bir quruluşdur və həll olunan maddə və həlledici membran materialına və diffuziyaya həll olunmaqla ötürülür.
Transmissiya prosesi:
Həlletmə: Su molekulları və məhlullar membran səthində adsorbsiya edilir və membran materialına həll olunur;
Diffuziya: Kimyəvi potensial qradiyentin hərəkətverici qüvvəsi (təzyiq fərqi) altında su molekulları üstünlüklə membran vasitəsilə yayılır;
Desorbsiya: Membranın digər tərəfində təmiz su kimi buraxılır.
Riyazi ifadə: Su axını Jw = A(ΔP − Dp), burada A membran keçiricilik əmsalıdır, DP tətbiq olunan təzyiqdir və Dp osmotik təzyiq fərqidir.
- Üstünlüklü Adsorbsiya-Kapilyar Axın Modeli
Əsas fərziyyə: Membran səthində nanoölçülü kanallar var ki, onlar su molekullarını daha çox adsorbsiya edərək “bağlanmış su”nun bir qatını əmələ gətirirlər, həll olunan maddələr isə dəf edilir.
Transmissiya mexanizmi:
Seçici adsorbsiya: Membran səthi hidrogen bağları vasitəsilə su molekullarını seçici şəkildə adsorbsiya edir (məsələn, sellüloza asetatdakı karbonil oksigen);
Kanal nəqli: Yüksək təzyiq altında, bağlı su "hidrogen bağının sıçrayışı" vasitəsilə kanallardan keçir, həll olunan maddələr isə ölçüdən kənarlaşdırıldığı üçün saxlanılır.
Performans:
Duzdan imtina dərəcəsi: 98%-99,9% (tuzsuzlaşdırmadan sonra TDS
Ağır metalların çıxarılması dərəcəsi: >99,9% (qurğuşun, arsen və s.).
Əsas təsir edən amillər
Əməliyyat təzyiqi
Osmotik təzyiq > məhlul olmalıdır, adətən sənaye tətbiqləri üçün 60-80 bar (duzsuzlaşdırma) və məişət istifadəsi üçün 2-4 bar.
Temperatur: 5-45℃ (yüksək temperatur membran məsamələrinin deformasiyasına səbəb olur)
pH diapazonu: 4-11 (poliamid membran), 5-6 (selüloz asetat membranı).
Çirkləndiricilərin növü
Qeyri-üzvi miqyaslama (məsələn, CaCO₃): pH=2-də limon turşusunun təmizlənməsini tələb edir
Bioloji çirklənmə (məsələn, bakterial filmlər): DBNPA dezinfeksiyaedici ilə müalicə olunur.
Tətbiq Ssenariləri və Membran Tipinin Seçimi
Dəniz suyunun duzsuzlaşdırılması Poliamid kompozit membran (TFC) Yüksək təzyiqə davamlılıq (＞60 bar), 99% duzsuzlaşdırma dərəcəsi
Evdə suyun təmizlənməsi Spiral kompozit membran Aşağı təzyiqlə işləmə (2-4 bar), enerjiyə qənaət 30%.
Sənaye təmiz su (elektron çiplər) Ultra aşağı təzyiqli kompozit membran Məhsulun su müqaviməti 18 MΩ·sm.