Je! Utando wa RO Hufikiaje Kukataliwa kwa Chumvi kwa 99.9%?

Reverse osmosis membrane (RO membrane) hufanya kazi kwa kanuni ya msingi ya kukabiliana na mchakato wa asili wa osmotic. Hapa kuna uchambuzi wa kina wa utaratibu wake wa kufanya kazi:

Ulinganisho wa Kimwili wa Osmosis Asili na Reverse Osmosis

Jambo la Asili la Osmosis ni wakati kuna tofauti ya ukolezi katika pande zote mbili za utando unaoweza kupitisha maji kidogo (kama vile maji safi na maji ya chumvi), molekuli za maji zitatiririka moja kwa moja kutoka upande wa mkusanyiko wa chini hadi upande wa mkusanyiko wa juu hadi viwango vya pande zote mbili ziwe sawa. Katika hatua hii, shinikizo linalotokana na tofauti ya urefu wa uso wa kioevu ni shinikizo la osmotic.

Shinikizo la kiosmotiki π la myeyusho wa kuyeyusha ni: π = iCRT (ambapo i ni idadi ya ayoni inayotokana na uchanganuzi wa molekuli za soluti; C ni mkusanyiko wa molar ya solute; R ni gesi ya molar isiyobadilika; T ni joto kamili.)
Kwa mfano, shinikizo la kiosmotiki la maji ya bahari ni la juu hadi paa 28, likihitaji shinikizo kubwa ili kubadilisha mtiririko wa maji.

"High-Pressure Counter-Flow" ya Reverse Osmosis inaweka shinikizo kwa upande wa chumvi (>shinikizo la osmotiki) hulazimisha molekuli za maji kutiririka kinyumenyume, na hivyo kufikia uhamaji wa msongamano wa nyuma kutoka "maji ya chumvi→maji safi."

Wakati wa osmosis ya nyuma, kiwango cha osmotiki cha kutengenezea, yaani, nishati ya mtiririko wa kioevu N, ni: N=Kh(Δp)-Δπ) (ambapo Kh ni mgawo wa upenyezaji wa majimaji, ambayo huongezeka kidogo kulingana na halijoto; Δp ni tofauti ya shinikizo tuli kwenye membrane; Δπ ni tofauti ya shinikizo la kiosmotiki kwenye utando).

Katika hatua hii: Kwa upande wa maji safi: Kukusanya molekuli za maji zinazopitia (hupenyeza), Kwa upande wa maji yaliyokolea: Kuhifadhi chumvi, metali nzito, na uchafu mwingine (kuzingatia).

Usahihi Uliokithiri wa Muundo wa Utando

Muundo wa Sandwich:

Safu ya usaidizi: Kitambaa kisicho na kusuka (unene ≈ 120 μm) - "sura ya chuma" ambayo inakabiliwa na shinikizo la juu.

Safu ya vinyweleo: Nyenzo za polysulfone (ukubwa wa pore 0.01-0.1 μm) - "mstari wa kwanza wa ulinzi" unaozuia matope, mchanga, na kutu.

Safu inayotumika: Filamu ya Polyamide (unene ≈ 200 nm) - "mwamuzi wa kweli wa Masi," na ukubwa wa pore wa 0.1-1 nm tu (≈ mara mbili ya ukubwa wa molekuli za maji).

Data ya kulinganisha:

Kipenyo cha virusi (0.02-0.3 μm) > Ukubwa wa tundu la utando mara 3000.

Ukubwa wa bakteria (0.5-5 μm) > Ukubwa wa tundu la utando mara 5000.

Nadharia ya mtindo wa classical

• Suluhisho-Usambazaji Model

Dhana ya Msingi: Utando ni muundo wa homogeneous bila pores, na solute na kutengenezea huhamishwa kwa njia ya kufutwa kwenye nyenzo za membrane na kuenea.

Mchakato wa Usambazaji:

Kufutwa: Molekuli za maji na solutes adsorb juu ya uso wa membrane na kufuta ndani ya nyenzo za membrane;
Usambazaji: Chini ya nguvu inayoendesha ya upinde rangi unaowezekana wa kemikali (tofauti ya shinikizo), molekuli za maji huenea kwa upendeleo kupitia utando;

Desorption: Imetolewa kama maji safi upande wa pili wa membrane.

Usemi wa hisabati: Mtiririko wa maji Jw = A(ΔP − Dp), ambapo A ni mgawo wa upenyezaji wa membrane, DP ni shinikizo lililowekwa, na Dp ni tofauti ya shinikizo la osmotic.

• Mfano wa Upendeleo wa Adsorption-Capillary Flow

Wazo la msingi: Uso wa utando una mikondo ya nanoscale, ambayo kwa upendeleo hutangaza molekuli za maji ili kuunda safu moja ya "maji yaliyofungwa," wakati miyeyusho hutupwa.

Utaratibu wa kusambaza:

Adsorption teule: Uso wa membrane huchagua molekuli za maji kupitia vifungo vya hidrojeni (kwa mfano, oksijeni ya kabonili katika acetate ya selulosi);

Usafiri wa njia: Chini ya shinikizo la juu, maji yaliyounganishwa hupitia njia kupitia "kuruka kwa dhamana ya hidrojeni," huku vimumunyisho vikibaki kutokana na kutengwa kwa ukubwa.

Utendaji:

Kiwango cha kukataliwa kwa chumvi: 98% -99.9% (TDS chini ya 500 mg/L baada ya kuondoa chumvi)

Kiwango cha kuondolewa kwa metali nzito:> 99.9% (risasi, arseniki, nk).

Vipengele muhimu vya ushawishi

Shinikizo la Uendeshaji
Lazima iwe > suluhu ya shinikizo la kiosmotiki, kwa kawaida pau 60-80 kwa matumizi ya viwandani (kuondoa chumvi), na pau 2-4 kwa matumizi ya nyumbani.

Joto: 5-45 ℃ (joto la juu husababisha mabadiliko ya pore ya membrane)

pH mbalimbali: 4-11 (polyamide membrane), 5-6 (selulosi acetate membrane).

Aina ya uchafuzi wa mazingira

Kuongeza kiwango cha isokaboni (kwa mfano, CaCO₃): Inahitaji kusafishwa kwa asidi ya citric kwa pH=2

Ukolezi wa kibayolojia (kwa mfano, filamu za bakteria): Inatibiwa kwa sanitizer ya DBNPA.

Matukio ya Maombi na Uteuzi wa Aina ya Utando

Uondoaji chumvi kwenye maji ya bahari Utando wa muundo wa Polyamide (TFC) Ustahimilivu wa shinikizo la juu (＞60 bar), 99% kiwango cha kuondoa chumvi

Utakaso wa maji ya nyumbani Utando wa mchanganyiko wa ond Operesheni ya shinikizo la chini (bar 2-4), kuokoa nishati 30%.

Maji safi ya viwandani (chips za kielektroniki) Utando wa mchanganyiko wa shinikizo la chini-chini Bidhaa upinzani wa maji 18 MΩ·cm.