આરઓ મેમ્બ્રેન 99.9% મીઠાનો અસ્વીકાર કેવી રીતે કરે છે?

રિવર્સ ઓસ્મોસિસ મેમ્બ્રેન (RO મેમ્બ્રેન) કુદરતી ઓસ્મોટિક પ્રક્રિયાનો સામનો કરવાના મુખ્ય સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે. અહીં તેની કાર્ય પદ્ધતિનું ઊંડાણપૂર્વક વિશ્લેષણ છે:

કુદરતી અભિસરણ અને વિપરીત અભિસરણની ભૌતિક સરખામણી

કુદરતી અભિસરણ ઘટના એ છે કે જ્યારે અર્ધપારગમ્ય પટલ (જેમ કે તાજું પાણી અને ખારું પાણી) ની બંને બાજુએ સાંદ્રતામાં તફાવત હોય છે, ત્યારે પાણીના અણુઓ સ્વયંભૂ ઓછી સાંદ્રતા બાજુથી ઉચ્ચ સાંદ્રતા બાજુ તરફ વહેશે જ્યાં સુધી બંને બાજુની સાંદ્રતા સંતુલિત ન થાય. આ બિંદુએ, પ્રવાહી સપાટીની ઊંચાઈના તફાવત દ્વારા ઉત્પન્ન થતું દબાણ ઓસ્મોટિક દબાણ છે.

પાતળા દ્રાવણનું ઓસ્મોટિક દબાણ π છે: π = iCRT (જ્યાં i એ દ્રાવ્ય પરમાણુઓના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા આયનોની સંખ્યા છે; C એ દ્રાવ્યનું દાઢ સાંદ્રતા છે; R એ દાઢ વાયુ સ્થિરાંક છે; T એ સંપૂર્ણ તાપમાન છે.)
ઉદાહરણ તરીકે, દરિયાઈ પાણીનું ઓસ્મોટિક દબાણ 28 બાર જેટલું ઊંચું હોય છે, જેને પાણીના પ્રવાહને ઉલટાવી દેવા માટે વધુ દબાણની જરૂર પડે છે.

રિવર્સ ઓસ્મોસિસનો "ઉચ્ચ-દબાણ પ્રતિ-પ્રવાહ" ખારા બાજુ (> ઓસ્મોટિક દબાણ) પર દબાણ પાણીના અણુઓને વિપરીત પ્રવાહમાં પ્રવાહિત કરવા દબાણ કરે છે, જે "ખારા પાણી → શુદ્ધ પાણી" માંથી વિપરીત સાંદ્રતા ઢાળ સ્થળાંતર પ્રાપ્ત કરે છે.

રિવર્સ ઓસ્મોસિસ દરમિયાન, દ્રાવકનો ઓસ્મોટિક દર, એટલે કે, પ્રવાહી પ્રવાહ ઊર્જા N, છે: N=Kh(Δp-Δπ) (જ્યાં Kh એ હાઇડ્રોલિક અભેદ્યતા ગુણાંક છે, જે તાપમાન સાથે થોડો વધે છે; Δp એ પટલ પર સ્થિર દબાણ તફાવત છે; Δπ એ પટલ પર ઓસ્મોટિક દબાણ તફાવત છે).

આ બિંદુએ: શુદ્ધ પાણીની બાજુએ: પસાર થતા પાણીના અણુઓને એકત્રિત કરવા (પ્રવેશિત કરવા), સંકેન્દ્રિત પાણીની બાજુએ: મીઠું, ભારે ધાતુઓ અને અન્ય અશુદ્ધિઓ જાળવી રાખવા (કેન્દ્રિત કરવા).

પટલની રચનાની અત્યંત ચોકસાઇ

સેન્ડવીચ રચના:

સપોર્ટ લેયર: બિન-વણાયેલા કાપડ (જાડાઈ ≈ 120 μm) - "સ્ટીલ ફ્રેમ" જે ઉચ્ચ દબાણનો સામનો કરે છે.

છિદ્રાળુ સ્તર: પોલિસલ્ફોન સામગ્રી (છિદ્રનું કદ 0.01-0.1 μm) - "સંરક્ષણની પ્રથમ રેખા" જે કાદવ, રેતી અને કાટને અટકાવે છે.

સક્રિય સ્તર: પોલિમાઇડ ફિલ્મ (જાડાઈ ≈ 200 nm) - સાચી "મોલેક્યુલર રેફરી", જેનું છિદ્ર કદ ફક્ત 0.1-1 nm (પાણીના અણુઓના કદ કરતાં બમણું) છે.

સરખામણી ડેટા:

વાયરસ વ્યાસ (0.02-0.3 μm) > પટલના છિદ્રનું કદ 3000 ગણું.

બેક્ટેરિયાનું કદ (0.5-5 μm) > પટલના છિદ્રોનું કદ 5000 ગણું.

શાસ્ત્રીય મોડેલ સિદ્ધાંત

• સોલ્યુશન-ડિફ્યુઝન મોડેલ

મુખ્ય ધારણા: પટલ છિદ્રો વિના એક સમાન રચના ધરાવે છે, અને દ્રાવ્ય અને દ્રાવક પટલ સામગ્રીમાં વિસર્જન અને પ્રસરણ દ્વારા સ્થાનાંતરિત થાય છે.

ટ્રાન્સમિશન પ્રક્રિયા:

વિસર્જન: પાણીના અણુઓ અને દ્રાવ્ય પદાર્થો પટલની સપાટી પર શોષાય છે અને પટલ સામગ્રીમાં ઓગળી જાય છે;
પ્રસરણ: રાસાયણિક સંભવિત ઢાળ (દબાણ તફાવત) ના પ્રેરક બળ હેઠળ, પાણીના અણુઓ પ્રાધાન્યપૂર્વક પટલ દ્વારા પ્રસરે છે;

ડિસોર્પ્શન: પટલની બીજી બાજુ શુદ્ધ પાણી તરીકે મુક્ત થાય છે.

ગાણિતિક પદાવલી: પાણીનો પ્રવાહ Jw = A(ΔP) - ડીપી), જ્યાં A એ પટલ અભેદ્યતા ગુણાંક છે, ગP એ લાગુ દબાણ છે, અને ડીપી ઓસ્મોટિક દબાણ તફાવત છે.

• પ્રેફરન્શિયલ શોષણ-કેશિલરી ફ્લો મોડેલ

મુખ્ય ધારણા: પટલની સપાટીમાં નેનોસ્કેલ ચેનલો હોય છે, જે પ્રાધાન્યમાં પાણીના અણુઓને શોષીને "બંધાયેલા પાણી"નું એક સ્તર બનાવે છે, જ્યારે દ્રાવ્ય પદાર્થોને ભગાડવામાં આવે છે.

ટ્રાન્સમિશન મિકેનિઝમ:

પસંદગીયુક્ત શોષણ: પટલ સપાટી હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા પાણીના અણુઓને પસંદગીયુક્ત રીતે શોષી લે છે (દા.ત., સેલ્યુલોઝ એસિટેટમાં કાર્બોનિલ ઓક્સિજન);

ચેનલ પરિવહન: ઉચ્ચ દબાણ હેઠળ, બંધાયેલ પાણી "હાઇડ્રોજન બોન્ડ જમ્પિંગ" દ્વારા ચેનલોમાંથી પસાર થાય છે, જ્યારે દ્રાવ્ય કદ બાકાત રાખવાને કારણે જાળવી રાખવામાં આવે છે.

કામગીરી:

મીઠાનો અસ્વીકાર દર: ૯૮%-૯૯.૯% (ડિસેલિનેશન પછી ટીડીએસ

ભારે ધાતુ દૂર કરવાનો દર: >૯૯.૯% (સીસું, આર્સેનિક, વગેરે).

મુખ્ય પ્રભાવિત પરિબળો

ઓપરેટિંગ પ્રેશર
> દ્રાવણ ઓસ્મોટિક દબાણ હોવું જોઈએ, સામાન્ય રીતે ઔદ્યોગિક ઉપયોગો (ડિસેલિનેશન) માટે 60-80 બાર, અને ઘરગથ્થુ ઉપયોગ માટે 2-4 બાર.

તાપમાન: 5-45℃ (ઉચ્ચ તાપમાન પટલના છિદ્રોના વિકૃતિનું કારણ બને છે)

pH શ્રેણી: 4-11 (પોલિમાઇડ પટલ), 5-6 (સેલ્યુલોઝ એસિટેટ પટલ).

પ્રદૂષકોના પ્રકાર

અકાર્બનિક સ્કેલિંગ (દા.ત., CaCO₃): pH=2 પર સાઇટ્રિક એસિડ સફાઈ જરૂરી છે

જૈવિક દૂષણ (દા.ત., બેક્ટેરિયલ ફિલ્મ): DBNPA સેનિટાઇઝરથી સારવાર.

એપ્લિકેશન દૃશ્યો અને પટલ પ્રકાર પસંદગી

દરિયાઈ પાણીના ડિસેલિનેશન પોલિમાઇડ કમ્પોઝિટ મેમ્બ્રેન (TFC) ઉચ્ચ-દબાણ પ્રતિકાર (＞60 બાર), 99% ડિસેલિનેશન દર

ઘરનું પાણી શુદ્ધિકરણ સર્પાકાર સંયુક્ત પટલ ઓછા દબાણથી કામગીરી (2-4 બાર), ઊર્જા બચત 30%.

ઔદ્યોગિક શુદ્ધ પાણી (ઇલેક્ટ્રોનિક ચિપ્સ) અતિ-નીચા દબાણવાળા સંયુક્ત પટલ ઉત્પાદન પાણીની પ્રતિકારકતા 18 MΩ·cm.