Μικροδιήθηση (MF)
Η ακρίβεια φιλτραρίσματος κυμαίνεται μεταξύ 0,1 και 50 μικρών. Η μικροδιήθηση περιλαμβάνει διαφορετικά στοιχεία φίλτρου PP, στοιχεία φίλτρου ενεργού άνθρακα, κεραμικά στοιχεία φίλτρου κ.ο.κ. Αφαιρεί επικίνδυνα στοιχεία από το νερό, όπως μικροοργανισμούς. Το στοιχείο φίλτρου συχνά δεν πλένεται και είναι ένα υλικό φίλτρου μιας χρήσης που πρέπει να αντικαθίσταται σε τακτική βάση.
①Πυρήνας βαμβακιού PP: χρησιμοποιείται γενικά μόνο για χονδρό φιλτράρισμα με χαμηλές απαιτήσεις για την αφαίρεση μεγάλων σωματιδίων όπως ιζήματα και σκουριά στο νερό.
②Ενεργός άνθρακας: Μπορεί να εξαλείψει τα διαφορετικά χρώματα και οσμές στο νερό, αλλά δεν μπορεί να αφαιρέσει τα βακτήρια στο νερό, και η επίδραση απομάκρυνσης ιζημάτων και σκουριάς είναι επίσης πολύ κακή.
③Κεραμικό στοιχείο φίλτρου: Η μικρή ακρίβεια φιλτραρίσματος είναι μόνο 0,1 μικρόν και ο ρυθμός ροής είναι συνήθως μικρός, κάτι που δεν είναι εύκολο να καθαριστεί.
Μεμβράνη υπερδιήθησης (UF)
Μια μικροπορώδης μεμβράνη φίλτρου έχει ονομαστικό εύρος μεγέθους πόρων 0,001-0,02 μικρά και σταθερά πρότυπα μεγέθους πόρων. Η διήθηση με μεμβράνη υπερδιήθησης είναι μια διαδικασία διήθησης μεμβράνης που χρησιμοποιεί μια μεμβράνη υπερδιήθησης με διαφορά πίεσης ως κινητήρια δύναμη. Η πλειονότητα των μεμβρανών υπερδιήθησης κατασκευάζονται από ίνες οξικού άλατος ή πολυμερή υλικά με συγκρίσιμα χαρακτηριστικά. Είναι κατάλληλη για τον διαχωρισμό και τη συγκέντρωση διαλυμένων ουσιών σε διαλύματα επεξεργασίας και χρησιμοποιείται επίσης συχνά για τον διαχωρισμό κολλοειδών εναιωρημάτων που είναι δύσκολο να ολοκληρωθούν χρησιμοποιώντας άλλες τεχνικές διαχωρισμού και οι τομείς εφαρμογής της συνεχώς αυξάνονται.
Η υπερδιήθηση μεμβράνης με βάση τη διαφορά πίεσης ταξινομείται σε τρεις τύπους: διήθηση μεμβράνης υπερδιήθησης, διήθηση μικροπορώδους μεμβράνης και διήθηση μεμβράνης αντίστροφης όσμωσης. Διακρίνονται από το μικροσκοπικό μέγεθος σωματιδίων ή το μοριακό βάρος που μπορεί να διατηρήσει το στρώμα μεμβράνης. Όταν το ονομαστικό εύρος μεγέθους πόρων της μεμβράνης χρησιμοποιείται ως διακριτικό πρότυπο, η μικροπορώδης μεμβράνη (MF) έχει ονομαστικό εύρος μεγέθους πόρων 0,02-10 m, η μεμβράνη υπερδιήθησης (UF) έχει ονομαστικό εύρος μεγέθους πόρων 0,001-0,02 m και η μεμβράνη αντίστροφης όσμωσης (RO) έχει ονομαστικό εύρος μεγέθους πόρων 0,0001-0,001 m. Υπάρχουν διάφορα στοιχεία ελέγχου για τους πόρους, όπως οι μεμβράνες υπερδιήθησης με ποικίλα μεγέθη πόρων, και οι κατανομές μεγέθους πόρων μπορούν να δημιουργηθούν με βάση τον τύπο και τη συγκέντρωση του διαλύματος, καθώς και τις συνθήκες εξάτμισης και πήξης κατά την παραγωγή της μεμβράνης.
Φυσικός χάρτης υπερδιήθησης
Οι μεμβράνες υπερδιήθησης είναι συνήθως μεμβράνες διαχωρισμού πολυμερών, με τα πολυμερή υλικά που χρησιμοποιούνται για τις μεμβράνες υπερδιήθησης να αποτελούνται κυρίως από παράγωγα κυτταρίνης, πολυσουλφόνη, πολυακρυλονιτρίλιο, πολυαμίδιο και πολυανθρακικό. Οι μεμβράνες υπερδιήθησης χρησιμοποιούνται ευρέως στις φαρμακευτικές, τροφικές και περιβαλλοντικές βιομηχανίες και μπορούν να διαμορφωθούν σε επίπεδες μεμβράνες, κυλινδρικές μεμβράνες, σωληνοειδείς μεμβράνες ή μεμβράνες από κοίλες ίνες.
Η μεμβράνη υπερδιήθησης ήταν μία από τις πρώτες μεμβράνες διαχωρισμού πολυμερών που εφευρέθηκαν και οι μηχανές υπερδιήθησης κατασκευάστηκαν τη δεκαετία του 1960. Οι μεμβράνες υπερδιήθησης χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία και έχουν αναδειχθεί ως μια νέα χημική μονάδα λειτουργίας. Χρησιμοποιείται στον διαχωρισμό, τη συμπύκνωση και τον καθαρισμό βιολογικών προϊόντων, φαρμακευτικών προϊόντων και τροφίμων, καθώς και σε συσκευές τελικής επεξεργασίας στην επεξεργασία αίματος, την επεξεργασία λυμάτων και την παρασκευή υπερκαθαρού νερού.
Η ακρίβεια διήθησης της νανοδιήθησης (NF) είναι μεταξύ αυτής της υπερδιήθησης και αυτής της αντίστροφης όσμωσης, και ο ρυθμός αφαλάτωσης είναι χαμηλότερος από αυτόν της αντίστροφης όσμωσης. Στην αγορά, υπήρχε μια ευρέως διαδεδομένη παροιμία: η νανοδιήθηση είναι πρόχειρη αντίστροφη όσμωση. Στην πραγματικότητα, αυτή είναι μια παραπλανητική τεχνική ιδέα.
Φυσικός χάρτης νανοδιήθησης
Στην πραγματική έννοια του διαχωρισμού, η νανοδιήθηση είναι μια μεμβράνη φίλτρου που ικανοποιεί το φαινόμενο Daunan και έχει επιλεκτική απόρριψη ιόντων, μια μεμβράνη της οποίας η διαπερατότητα χλωριούχου νατρίου είναι ανάλογη με τη συγκέντρωση χλωριούχου νατρίου και είναι μεγαλύτερη από 0,4. Οι κύριες εφαρμογές της είναι η αφαλάτωση και η συγκέντρωση διαφόρων υγρών εισόδου. Παρατηρήθηκε απόρριψη 0% NaCl χρησιμοποιώντας μεμβράνες νανοδιήθησης στα 30.000 ppm NaCl σε συνδυασμό με άλλα ιόντα.
Αντίστροφη όσμωση (RO): Η ακρίβεια φιλτραρίσματος είναι περίπου 0,0001 μικρά και είναι μια μέθοδος διαχωρισμού μεμβράνης εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας που αναπτύχθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες στις αρχές της δεκαετίας του 1960 και χρησιμοποιεί διαφορική πίεση. Μπορεί να φιλτράρει σχεδόν όλους τους ρύπους (τόσο επιβλαβείς όσο και χρήσιμους) στο νερό, αφήνοντας μόνο μόρια νερού. Στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται στην παραγωγή καθαρού νερού, βιομηχανικού υπερκαθαρού νερού και ιατρικού υπερκαθαρού νερού. Η πίεση και η ενέργεια απαιτούνται για την τεχνολογία αντίστροφης όσμωσης.
Το RO είναι η συντομογραφία της μεμβράνης αντίστροφης όσμωσης στα αγγλικά. Δεδομένου ότι το μέγεθος των πόρων της μεμβράνης RO είναι πέντε εκατομμυριοστά μιας τρίχας (0,0001 μικρά), είναι γενικά αόρατη με γυμνό μάτι και τα βακτήρια και οι ιοί είναι 5000 μίλια μακριά από αυτήν. Επομένως, μόνο μόρια νερού και ορισμένα ορυκτά ιόντα που είναι ευεργετικά για το ανθρώπινο σώμα μπορούν να περάσουν, και άλλες ακαθαρσίες και βαρέα μέταλλα αποβάλλονται από τον αγωγό λυμάτων.
Η αρχή της αντίστροφης όσμωσης:
Πρώτα και κύρια, πρέπει να κατανοήσουμε την έννοια της «όσμωσης». Η όσμωση είναι μια φυσική διαδικασία. Όταν δύο τύποι νερού με διαφορετικά άλατα διαχωρίζονται, όπως μέσω ενός ημιπερατού φράγματος, το νερό στην πλευρά με λιγότερο αλάτι θα βρεθεί να διαπερνά. Η μεμβράνη εισέρχεται στο νερό με υψηλή περιεκτικότητα σε αλάτι, αλλά το αλάτι δεν διαπερνά, προκαλώντας την προοδευτική σύντηξη της συγκέντρωσης αλατιού και στις δύο πλευρές μέχρι να εξισορροπηθούν. Ωστόσο, χρειάζεται πολύς χρόνος για να ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία, η οποία είναι επίσης γνωστή ως οσμωτική πίεση.
Φυσικός χάρτης αντίστροφης όσμωσης
Ωστόσο, αν προσπαθήσετε να ασκήσετε πίεση στην πλευρά του νερού με μεγάλη περιεκτικότητα σε αλάτι, η συνέπεια μπορεί επίσης να περιορίσει την προαναφερθείσα διείσδυση, και αυτή η πίεση είναι γνωστή ως οσμωτική πίεση. Εάν η πίεση αυξηθεί, η διείσδυση μπορεί να αντιστραφεί και το αλάτι θα παραμείνει. Ως αποτέλεσμα, η αρχή της αφαλάτωσης με αντίστροφη όσμωση είναι η εφαρμογή πίεσης μεγαλύτερης από τη φυσική οσμωτική πίεση στο αλμυρό νερό (όπως το ακατέργαστο νερό), έτσι ώστε η όσμωση να προχωρήσει προς την αντίθετη κατεύθυνση και τα μόρια νερού στο ακατέργαστο νερό να πιέζονται στην άλλη πλευρά της μεμβράνης, με αποτέλεσμα καθαρό νερό, προκειμένου να επιτευχθεί ο στόχος της απομάκρυνσης ακαθαρσιών και αλάτων από το νερό.
Η προέλευση της αντίστροφης όσμωσης RO:
Ένας Αμερικανός επιστήμονας ανακάλυψε τυχαία το 1950 ότι οι γλάροι ρουφούσαν μια τεράστια μπουκιά θαλασσινού νερού από την επιφάνεια της θάλασσας όταν πετούσαν στη θάλασσα. Έκαναν εμετό μια μικρή μπουκιά θαλασσινού νερού μετά από λίγα δευτερόλεπτα, γεγονός που προκάλεσε ανησυχίες επειδή τα ζώα στην ξηρά αναπνέουν από τους πνεύμονές τους. Το νερό με υψηλή περιεκτικότητα σε αλάτι δεν μπορεί να καταναλωθεί. Μετά την ανατομή, ανακαλύφθηκε ότι το σώμα του γλάρου έχει ένα λεπτό στρώμα. Η μεμβράνη είναι πραγματικά ακριβής. Ο γλάρος εισπνέει αλμυρό νερό, το οποίο στη συνέχεια συμπιέζεται και τα μόρια νερού περνούν μέσα από την μεμβράνη λόγω της επίδρασης της πίεσης.
Μετατρέπεται σε γλυκό νερό και οι ρύποι και το εξαιρετικά συμπυκνωμένο αλάτι στο θαλασσινό νερό φτύνονται από το στόμα. Αυτή είναι η θεμελιώδης θεωρητική βάση της διαδικασίας αντίστροφης όσμωσης, η οποία εφαρμόστηκε για πρώτη φορά σε εξοπλισμό αφαλάτωσης το 1953 από το Πανεπιστήμιο της Φλόριντα. Ο Δρ. S. Sidney Lode, καθηγητής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου UCLA, συνεργάστηκε με τον Δρ. S. Soirirajan για να ξεκινήσει έρευνα σχετικά με τις μεμβράνες αντίστροφης όσμωσης το 2009, με την υποστήριξη ενός ομοσπονδιακού κυβερνητικού έργου των ΗΠΑ, και επένδυσε περίπου 400 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ ετησίως σε έρευνα για την εφαρμογή της σε αστροναύτες.
Ώρα δημοσίευσης: 31 Μαρτίου 2022