Giunsa Pagkab-ot sa RO Membrane ang 99.9% nga Pagsalikway sa Asin?

Ang reverse osmosis membrane (RO membrane) naglihok sa kinauyokan nga prinsipyo sa pagsumpo sa natural nga osmotic nga proseso. Ania ang usa ka lawom nga pagtuki sa mekanismo sa pagtrabaho niini:

Ang Pisikal nga pagtandi sa Natural Osmosis ug Reverse Osmosis

Ang Natural Osmosis Phenomenon mao ang kung adunay kalainan sa konsentrasyon sa duha ka kilid sa usa ka semipermeable membrane (sama sa presko nga tubig ug tubig nga asin), ang mga molekula sa tubig kusog nga modagayday gikan sa ubos nga bahin sa konsentrasyon hangtod sa taas nga bahin sa konsentrasyon hangtod nga balanse ang mga konsentrasyon sa duha ka kilid. Niini nga punto, ang presyur nga namugna sa kalainan sa gitas-on sa nawong sa likido mao ang osmotic pressure.

Ang osmotic pressure π sa usa ka dilute nga solusyon mao ang: π = iCRT (diin ang i mao ang gidaghanon sa mga ion nga namugna sa electrolysis sa mga molekula sa solute; C mao ang molar nga konsentrasyon sa solute; R mao ang molar gas constant; T mao ang hingpit nga temperatura.)
Pananglitan, ang osmotic pressure sa tubig sa dagat ingon ka taas sa 28 bar, nga nanginahanglan labi ka presyur aron balihon ang agos sa tubig.

Ang "High-Pressure Counter-Flow" sa Reverse Osmosis mao ang pagpadapat sa pressure sa saline nga bahin (>osmotic pressure) nga nagpugos sa mga molekula sa tubig sa pag-agay nga baliskad, nga nakakab-ot sa reverse concentration gradient migration gikan sa "saline nga tubig→pure nga tubig."

Atol sa reverse osmosis, ang osmotic rate sa solvent, ie, ang liquid flow energy N, mao ang: N=Kh(Δp-Δπ) (diin ang Kh mao ang hydraulic permeability coefficient, nga gamay nga pagtaas sa temperatura; Δp mao ang static pressure difference tabok sa lamad; Δπ mao ang osmotic pressure difference sa membrane).

Niini nga punto: Sa bahin sa lunsay nga tubig: Pagkolekta sa mga molekula sa tubig nga moagi (pag-us-os), Sa kiliran sa konsentrado nga tubig: Pagpabilin sa asin, bug-at nga mga metal, ug uban pang mga hugaw (concentrate).

Grabe nga Katukma sa Istruktura sa Membrane

Istruktura sa sandwich:

Suporta nga layer: Non-woven nga panapton (gibag-on ≈ 120 μm) - ang "steel frame" nga makasugakod sa taas nga presyur.

Porous layer: Polysulfone nga materyal (pore size 0.01-0.1 μm) - ang "unang linya sa depensa" nga makapugong sa lapok, balas, ug taya.

Aktibo nga layer: Polyamide film (gibag-on ≈ 200 nm) - ang tinuod nga "molecular referee," nga adunay gidak-on nga pore nga 0.1-1 nm lamang (≈ doble sa gidak-on sa mga molekula sa tubig).

Data sa pagtandi:

Diametro sa virus (0.02-0.3 μm) > Gidak-on sa pore sa lamad 3000 ka beses.

Gidak-on sa bakterya (0.5-5 μm) > Gidak-on sa pore sa lamad 5000 ka beses.

Teorya sa klasikal nga modelo

• Modelo sa Solusyon-Pagsabwag

Core Assumption: Ang lamad usa ka homogenous nga istruktura nga walay mga pores, ug ang solute ug solvent gibalhin pinaagi sa dissolution ngadto sa membrane nga materyal ug pagsabwag.

Proseso sa pagpadala:

Dissolution: Tubig molekula ug solutes adsorb sa lamad nawong ug dissolve ngadto sa lamad materyal;
Pagsabwag: Ubos sa nagpalihok nga puwersa sa kemikal nga potensyal nga gradient (pagkalainlain sa presyur), ang mga molekula sa tubig mas gusto nga mokaylap sa lamad;

Desorption: Gipagawas isip puro nga tubig sa pikas bahin sa lamad.

Matematika nga ekspresyon: Tubig flux Jw = A(ΔP − Dp), diin ang A mao ang membrane permeability coefficient, DAng P mao ang gipadapat nga presyur, ug Si Dp mao ang kalainan sa osmotic pressure.

• Pinalabi nga Adsorption-Capillary Flow Model

Kinauyokan nga pangagpas: Ang nawong sa lamad adunay mga nanoscale channel, nga mas gusto nga mo-adsorb sa mga molekula sa tubig aron mahimong usa ka monolayer sa "tubig nga gigapos," samtang ang mga solute gisalikway.

Mekanismo sa transmission:

Pinili nga adsorption: Ang nawong sa lamad pili nga mosuhop sa mga molekula sa tubig pinaagi sa hydrogen bonds (pananglitan, carbonyl oxygen sa cellulose acetate);

Transportasyon sa channel: Ubos sa taas nga presyur, ang tubig nga gigapos moagi sa mga agianan pinaagi sa "paglukso sa hydrogen bond," samtang ang mga solute gipabilin tungod sa dili paglakip sa gidak-on.

Pagganap:

Ang gidaghanon sa pagsalikway sa asin: 98% -99.9% (TDS

Bug-at nga metal pagtangtang rate:> 99.9% (tingga, arsenic, ug uban pa).

Pangunang makaimpluwensya nga mga hinungdan

Operating Pressure
Kinahanglan nga > solusyon osmotic pressure, kasagaran 60-80 bar para sa industriyal nga aplikasyon (desalination), ug 2-4 bar para sa gamit sa panimalay.

Temperatura: 5-45 ℃ (taas nga temperatura hinungdan sa deformation sa lungag sa lamad)

pH range: 4-11 (polyamide membrane), 5-6 (cellulose acetate membrane).

Matang sa mga hugaw

Dili organikong scaling (pananglitan, CaCO₃): Nanginahanglan paglimpyo sa citric acid sa pH=2

Biyolohikal nga kontaminasyon (eg, bacterial films): Giatiman sa DBNPA sanitizer.

Mga Scenario sa Aplikasyon ug Pagpili sa Uri sa Membrane

Desalination sa tubig sa dagat Polyamide composite membrane (TFC) High-pressure resistance (＞60 bar), 99% nga desalination rate

Paglimpyo sa tubig sa balay Spiral composite lamad Ubos nga operasyon sa presyur (2-4 bar), makatipig sa enerhiya 30%.

Industrial pure nga tubig (electronic chips) Ultra-low pressure composite membrane Product water resistivity 18 MΩ·cm.