Nola lortzen du RO mintzak % 99,9ko gatz-bazterketa?
Alderantzizko osmosi mintzak (RO mintza) prozesu osmotiko naturalari aurre egiteko oinarrizko printzipioan oinarritzen da. Hona hemen bere funtzionamendu mekanismoaren analisi sakona:
Osmosi naturalaren eta alderantzizko osmosiaren arteko konparazio fisikoa
Osmosi Naturalaren Fenomenoa mintz erdiiragazkor baten bi aldeetan (adibidez, ur geza eta ur gazia) kontzentrazio-diferentzia dagoenean gertatzen da, ur molekulak berez kontzentrazio baxuko aldetik kontzentrazio handiko aldera isuriko dira, bi aldeetako kontzentrazioak orekatu arte. Puntu honetan, likidoaren gainazaleko altuera-diferentziak sortutako presioa presio osmotikoa da.
Disoluzio diluitu baten π presio osmotikoa hau da: π = iCRT (non i solutu molekulen elektrolisiak sortutako ioien kopurua den; C solutuaren kontzentrazio molarra; R gasaren konstante molarra; T tenperatura absolutua den).
Adibidez, itsasoko uraren presio osmotikoa 28 bar-ekoa da, eta presio handiagoa behar da ur-fluxua alderantzikatzeko.
Alderantzizko Osmosiaren "Presio Handiko Kontra-Jarioak" alde gatz-aldean presioa aplikatzeak (> presio osmotikoa) ur molekulak alderantziz isurtzera behartzen ditu, "ur gazitik ur purura" dagoen kontzentrazio-gradientearen alderantzizko migrazioa lortuz.
Alderantzizko osmosian, disolbatzailearen tasa osmotikoa, hau da, likidoaren fluxu-energia N, hau da: N=Kh(Δp-Δπ) (non Kh iragazkortasun hidraulikoaren koefizientea den, tenperaturarekin pixka bat handitzen dena; Δp mintzean zeharreko presio estatikoaren diferentzia; Δπ mintzean zeharreko presio osmotikoaren diferentzia).
Puntu honetan: Ur puruaren aldean: Zeharkatzen diren ur molekulak biltzea (iragazi), Ur kontzentratuaren aldean: Gatza, metal astunak eta beste ezpurutasun batzuk atxikitzea (kontzentratua).
Mintz-egituraren zehaztasun handia
Sandwich egitura:
Euskarri geruza: ehundu gabeko ehuna (lodiera ≈ 120 μm) - presio handia jasaten duen "altzairuzko markoa".
Geruza porotsua: Polisulfona materiala (0,01-0,1 μm-ko poro-tamaina) - lokatza, harea eta herdoila atzematen dituen "lehen defentsa-lerroa".
Geruza aktiboa: Poliamidazko filma (lodiera ≈ 200 nm) - benetako "epaile molekularra", 0,1-1 nm-ko poro-tamaina baino ez duena (ur molekulen tamainaren bikoitza ≈).
Konparazio datuak:
Birusaren diametroa (0,02-0,3 μm) > Mintzaren poroen tamaina 3000 aldiz.
Bakterioen tamaina (0,5-5 μm) mintzaren poroen tamaina 5000 aldiz handiagoa.
Eredu klasikoen teoria
- Soluzio-Difusio Eredua
Nukleoaren hipotesia: Mintza pororik gabeko egitura homogeneoa da, eta solutua eta disolbatzailea disoluzio bidez eta difusio bidez transferitzen dira mintz-materialera.
Transmisio prozesua:
Disoluzioa: Ur molekulak eta solutuak mintzaren gainazalean itsasten dira eta mintz-materialean disolbatzen dira;
Difusioa: Potentzial kimikoaren gradientearen (presio-diferentzia) indar eragilearen pean, ur molekulek lehentasunez difusioa egiten dute mintzean zehar;
Desortzioa: Mintzaren beste aldean ur puru gisa askatzen da.
Adierazpen matematikoa: Ur-fluxua Jw = A(ΔP − Dp), non A mintzaren iragazkortasun-koefizientea den, DP aplikatutako presioa da, eta Dp presio osmotikoaren diferentzia da.
- Adsorzio-Kapilar Fluxuaren Lehentasunezko Eredua
Oinarrizko hipotesia: Mintzaren gainazalak nanoeskalako kanalak ditu, eta hauek ur molekulak lehentasunez xurgatzen dituzte "lotutako ur" geruza monokapa bat osatzeko, solutuak uxatzen diren bitartean.
Transmisio mekanismoa:
Adsorzio selektiboa: Mintzaren gainazalak ur molekulak selektiboki adsortzen ditu hidrogeno loturen bidez (adibidez, karbonilo oxigenoa zelulosa azetatoan);
Kanalen garraioa: Presio handipean, lotutako ura kanaletatik igarotzen da "hidrogeno lotura jauzien" bidez, eta solutuak, berriz, tamaina baztertzeagatik atxikitzen dira.
Errendimendua:
Gatza baztertzeko tasa: % 98-% 99,9 (TDS
Metal astunen kentze-tasa: >% 99,9 (beruna, artsenikoa, etab.).
Eragile nagusiak
Funtzionamendu-presioa
Disoluzioaren presio osmotikoa > izan behar du, normalean 60-80 bar industria-aplikazioetarako (gatzgabetzea), eta 2-4 bar etxeko erabilerarako.
Tenperatura: 5-45 ℃ (tenperatura altuak mintzaren poroen deformazioa eragiten du)
pH tartea: 4-11 (poliamida mintza), 5-6 (zelulosa azetato mintza).
Kutsatzaile motak
Eskalatze ez-organikoa (adibidez, CaCO3)₃): Azido zitrikoarekin garbitzea behar du pH=2-an
Kutsadura biologikoa (adibidez, bakterioen filmak): DBNPA desinfektatzailearekin tratatua.
Aplikazio Eszenarioak eta Mintz Motaren Hautaketa
Itsasoko ura gatzgabetzeko poliamidazko mintz konposatua (TFC) Presio handiko erresistentzia (＞60 bar), % 99ko gatzgabetze-tasa
Etxeko ura arazteko espiral konposatuko mintza Presio baxuko funtzionamendua (2-4 bar), % 30eko energia aurrezpena.
Ur puru industriala (txip elektronikoak) Presio ultra-baxuko mintz konposatua Produktuaren uraren erresistentzia 18 MΩ·cm.