Hvernig nær RO himna 99,9% salthreinsun?

Öfug osmósuhimna (RO himna) starfar samkvæmt meginreglunni um að vinna gegn náttúrulegu osmósuferli. Hér er ítarleg greining á verkunarháttum hennar:

Líkamleg samanburður á náttúrulegri osmósu og öfugri osmósu

Náttúrulegt osmósufyrirbæri er þegar styrkmismunur er á báðum hliðum hálfgegndræprar himnu (eins og ferskvatns og saltvatns). Vatnsameindir munu sjálfkrafa flæða frá hliðinni með lágan styrk yfir á hliðina með háan styrk þar til styrkurinn á báðum hliðum er jafn. Á þessum tímapunkti er þrýstingurinn sem myndast vegna hæðarmismunar á yfirborði vökvans osmósuþrýstingurinn.

Osmósuþrýstingurinn π í þynntri lausn er: π = iCRT (þar sem i er fjöldi jóna sem myndast við rafgreiningu leystra efnisins; C er mólstyrkur leystra efnisins; R er mólgasstuðullinn; T er alhitastigið.)
Til dæmis er osmósuþrýstingur sjávar allt að 28 bör, sem krefst meiri þrýstings til að snúa vatnsflæðinu við.

„Háþrýstingsmótstreymi“ í öfugri osmósuaðferð felst í því að beita þrýstingi á saltvatnshliðina (>osmósuþrýstingur) sem neyðir vatnssameindir til að flæða í öfuga átt og nær þannig öfugum styrkhallaflutningi frá „saltvatni → hreinu vatni“.

Við öfuga osmósu er osmósuhraði leysiefnisins, þ.e. flæðisorka vökvans N,: N=Kh(Δp－Δπ) (þar sem Kh er vökvagegndræpisstuðullinn, sem eykst lítillega með hitastigi; Δp er stöðuþrýstingsmunurinn yfir himnuna; Δπ er osmósuþrýstingsmunurinn yfir himnuna).

Á þessum tímapunkti: Á hreina vatnshliðinni: Safnar vatnssameindunum sem fara í gegn (gegndræpi). Á þétta vatnshliðinni: Haldar salti, þungmálmum og öðrum óhreinindum (þykkni).

Mikil nákvæmni himnubyggingar

Samlokuuppbygging:

Stuðningslag: Óofið efni (þykkt ≈ 120 μm) - „stálgrindin“ sem þolir mikinn þrýsting.

Götótt lag: Pólýsúlfónefni (götustærð 0,01-0,1 μm) - „fyrsta varnarlínan“ sem grípur til að halda leðju, sandi og ryði í skefjum.

Virkt lag: Pólýamíðfilma (þykkt ≈ 200 nm) - hinn sanni „sameindadómari“ með porustærð aðeins 0,1-1 nm (≈ tvöfalt stærri en vatnssameindir).

Samanburðargögn:

Þvermál veiru (0,02-0,3 μm) > Himnuporastærð 3000 sinnum.

Stærð baktería (0,5-5 μm) > 5000 sinnum stærri porustærð himnu.

Klassísk líkankenning

• Lausn-dreifingarlíkan

Kjarnaforsenda: Himnan er einsleit uppbygging án pora og leyst efni og leysiefni flytjast með upplausn inn í himnuefnið og dreifingu.

Sendingarferli:

Upplausn: Vatnsameindir og leyst efni aðsogast á yfirborð himnunnar og leysast upp í himnuefninu;
Dreifing: Undir áhrifum efnafræðilegs spennuhalla (þrýstingsmismunar) dreifast vatnssameindir helst í gegnum himnuna;

Frásog: Losnar sem hreint vatn hinum megin við himnuna.

Stærðfræðileg jöfnu: Vatnsflæði Jw = A(ΔP − Dp), þar sem A er gegndræpisstuðull himnunnar, DP er þrýstingurinn sem beitt er, og Dp er mismunurinn á osmósuþrýstingi.

• Forgangs aðsogs-háræðaflæðislíkan

Kjarnaforsenda: Himnuyfirborðið hefur nanóskala rásir sem helst aðsogast vatnssameindir til að mynda einlag af „bundnu vatni“, en uppleyst efni eru hrund frá.

Flutningskerfi:

Sértæk aðsog: Himnuyfirborðið aðsogar sértækt vatnssameindir í gegnum vetnistengi (t.d. karbónýlsúrefni í sellulósaasetati);

Flutningur á rásum: Undir miklum þrýstingi fer bundið vatn í gegnum rásirnar með „vetnistengisstökki“ en leyst efni haldast eftir vegna stærðarútilokunar.

Afköst:

Salthreinsunarhlutfall: 98%-99,9% (TDS

Fjarlægingarhlutfall þungmálma: >99,9% (blý, arsen o.s.frv.).

Lykiláhrifaþættir

Rekstrarþrýstingur
Verður að vera > osmósuþrýstingur lausnarinnar, venjulega 60-80 bör fyrir iðnaðarnotkun (afsöltun) og 2-4 bör fyrir heimilisnotkun.

Hitastig: 5-45 ℃ (hár hiti veldur aflögun himnuhola)

pH-bil: 4-11 (pólýamíðhimna), 5-6 (sellulósaasetathimna).

Tegund mengunarefna

Ólífræn hjúpmyndun (t.d. CaCO3₃): Þarfnast sítrónusýruhreinsunar við pH=2

Líffræðileg mengun (t.d. bakteríufilmur): Meðhöndluð með sótthreinsiefni frá DBNPA.

Notkunarsviðsmyndir og val á himnutegund

Afsaltun sjávar Pólýamíð samsett himna (TFC) Háþrýstingsþol (＞60 bör), 99% afsöltunarhraði

Vatnshreinsun fyrir heimili. Spíral samsett himna. Lágþrýstingsvinnsla (2-4 bör), orkusparnaður 30%.

Iðnaðarhreint vatn (rafeindaflísar). Samsett himna með mjög lágum þrýstingi. Vatnsviðnám vörunnar er 18 MΩ·cm.