आरओ मेम्ब्रेन ९९.९% मीठ अस्वीकृती कशी मिळवते?

रिव्हर्स ऑस्मोसिस मेम्ब्रेन (आरओ मेम्ब्रेन) नैसर्गिक ऑस्मोटिक प्रक्रियेला तोंड देण्याच्या मुख्य तत्त्वावर कार्य करते. त्याच्या कार्यप्रणालीचे सखोल विश्लेषण येथे आहे:

नैसर्गिक ऑस्मोसिस आणि रिव्हर्स ऑस्मोसिसची भौतिक तुलना

नैसर्गिक ऑस्मोसिस म्हणजे जेव्हा अर्धपारगम्य पडद्याच्या दोन्ही बाजूंना (जसे की गोडे पाणी आणि खारे पाणी) एकाग्रतेत फरक असतो, तेव्हा पाण्याचे रेणू कमी एकाग्रतेच्या बाजूने उच्च एकाग्रतेच्या बाजूला आपोआप वाहतात जोपर्यंत दोन्ही बाजूंवरील एकाग्रता संतुलित होत नाही. या टप्प्यावर, द्रव पृष्ठभागाच्या उंचीच्या फरकामुळे निर्माण होणारा दाब म्हणजे ऑस्मोटिक दाब.

सौम्य द्रावणाचा ऑस्मोटिक दाब π आहे: π = iCRT (जिथे i म्हणजे द्राव्य रेणूंच्या इलेक्ट्रोलिसिसमुळे निर्माण होणाऱ्या आयनांची संख्या; C म्हणजे द्राव्य पदार्थाची मोलर सांद्रता; R म्हणजे मोलर वायू स्थिरांक; T म्हणजे निरपेक्ष तापमान.)
उदाहरणार्थ, समुद्राच्या पाण्याचा ऑस्मोटिक दाब २८ बार इतका जास्त असतो, ज्यामुळे पाण्याचा प्रवाह उलट करण्यासाठी जास्त दाब आवश्यक असतो.

रिव्हर्स ऑस्मोसिसचा "उच्च-दाब प्रति-प्रवाह" म्हणजे खारट बाजूवर दाब (> ऑस्मोटिक दाब) टाकल्याने पाण्याचे रेणू उलट दिशेने प्रवाहित होतात, ज्यामुळे "खारट पाणी → शुद्ध पाणी" पासून उलट एकाग्रता ग्रेडियंट स्थलांतर होते.

रिव्हर्स ऑस्मोसिस दरम्यान, द्रावकाचा ऑस्मोटिक दर, म्हणजेच द्रव प्रवाह ऊर्जा N, आहे: N=Kh(Δp-Δπ) (जिथे Kh हा हायड्रॉलिक पारगम्यता गुणांक आहे, जो तापमानासह किंचित वाढतो; Δp हा पडद्यावरील स्थिर दाब फरक आहे; Δπ हा पडद्यावरील ऑस्मोटिक दाब फरक आहे).

या टप्प्यावर: शुद्ध पाण्याच्या बाजूला: त्यातून जाणारे पाण्याचे रेणू गोळा करणे (झिरपणे), एकाग्र पाण्याच्या बाजूला: मीठ, जड धातू आणि इतर अशुद्धता टिकवून ठेवणे (सांद्रित होणे).

पडद्याच्या संरचनेची अत्यंत अचूकता

सँडविचची रचना:

आधार थर: न विणलेले कापड (जाडी ≈ १२० μm) - उच्च दाब सहन करणारी "स्टील फ्रेम".

सच्छिद्र थर: पॉलिसल्फोन पदार्थ (छिद्र आकार ०.०१-०.१ μm) - चिखल, वाळू आणि गंज रोखणारी "संरक्षणाची पहिली ओळ".

सक्रिय थर: पॉलिमाइड फिल्म (जाडी ≈ २०० एनएम) - खरा "आण्विक रेफरी", ज्याचा छिद्र आकार फक्त ०.१-१ एनएम (पाण्याच्या रेणूंच्या आकाराच्या दुप्पट) असतो.

तुलना डेटा:

विषाणूचा व्यास (०.०२-०.३ μm) > पडद्याच्या छिद्रांचा आकार ३००० पट.

बॅक्टेरियाचा आकार (०.५-५ μm) > पडद्याच्या छिद्रांचा आकार ५००० पट.

शास्त्रीय मॉडेल सिद्धांत

• सोल्युशन-डिफ्यूजन मॉडेल

गाभा गृहीतक: पडदा ही छिद्रांशिवाय एकसंध रचना आहे आणि द्राव्य आणि द्रावक हे पडदा पदार्थात विरघळवून आणि प्रसार करून हस्तांतरित केले जातात.

प्रसारण प्रक्रिया:

विरघळणे: पाण्याचे रेणू आणि द्राव्ये पडद्याच्या पृष्ठभागावर शोषली जातात आणि पडद्याच्या पदार्थात विरघळतात;
प्रसार: रासायनिक संभाव्य ग्रेडियंट (दाब फरक) च्या प्रेरक शक्तीखाली, पाण्याचे रेणू प्राधान्याने पडद्यामधून पसरतात;

अवशोषण: पडद्याच्या दुसऱ्या बाजूला शुद्ध पाण्याच्या स्वरूपात सोडले जाते.

गणितीय राशी: पाण्याचा प्रवाह Jw = A(ΔP) - डीपी), जिथे A हा पडद्याचा पारगम्यता गुणांक आहे, गP हा लागू केलेला दाब आहे, आणि डीपी ऑस्मोटिक दाब फरक आहे.

• पसंतीचे शोषण-केशिका प्रवाह मॉडेल

गाभा गृहीतक: पडद्याच्या पृष्ठभागावर नॅनोस्केल चॅनेल असतात, जे प्राधान्याने पाण्याचे रेणू शोषून "बद्ध पाण्याचा" एक थर तयार करतात, तर द्राव्य पदार्थ दूर केले जातात.

ट्रान्समिशन यंत्रणा:

निवडक शोषण: पडदा पृष्ठभाग हायड्रोजन बंधांद्वारे पाण्याचे रेणू निवडकपणे शोषून घेतो (उदा., सेल्युलोज अ‍ॅसीटेटमधील कार्बोनिल ऑक्सिजन);

वाहिनी वाहतूक: उच्च दाबाखाली, बांधलेले पाणी "हायड्रोजन बॉन्ड जंपिंग" द्वारे वाहिन्यांमधून जाते, तर आकार वगळल्यामुळे द्राव्ये टिकून राहतात.

कामगिरी:

मीठ नाकारण्याचा दर: ९८%-९९.९% (डिसेलिनेशन नंतर टीडीएस

जड धातू काढून टाकण्याचा दर: >९९.९% (शिसे, आर्सेनिक इ.).

प्रमुख प्रभाव पाडणारे घटक

ऑपरेटिंग प्रेशर
> द्रावण ऑस्मोटिक प्रेशर असणे आवश्यक आहे, सामान्यतः औद्योगिक वापरासाठी (डिसेलिनेशन) 60-80 बार आणि घरगुती वापरासाठी 2-4 बार.

तापमान: ५-४५℃ (उच्च तापमानामुळे पडद्याचे छिद्र विकृत होतात)

पीएच श्रेणी: ४-११ (पॉलिमाइड पडदा), ५-६ (सेल्युलोज अ‍ॅसीटेट पडदा).

प्रदूषकांचे प्रकार

अजैविक स्केलिंग (उदा., CaCO₃): pH=2 वर सायट्रिक ऍसिड साफ करणे आवश्यक आहे

जैविक दूषितता (उदा., बॅक्टेरियाच्या थर): DBNPA सॅनिटायझरने उपचार केले जातात.

अनुप्रयोग परिस्थिती आणि पडदा प्रकार निवड

समुद्राच्या पाण्याचे क्षारीकरण पॉलिमाइड कंपोझिट मेम्ब्रेन (TFC) उच्च-दाब प्रतिरोधकता (＞६० बार), ९९% डिसॅलिनेशन दर

घरगुती पाणी शुद्धीकरण स्पायरल कंपोझिट मेम्ब्रेन कमी दाबाने चालणारे (२-४ बार), ३०% ऊर्जा बचत.

औद्योगिक शुद्ध पाणी (इलेक्ट्रॉनिक चिप्स) अति-कमी दाबाचा संमिश्र पडदा उत्पादन पाण्याची प्रतिरोधकता १८ MΩ·सेमी.