RO మెంబ్రేన్ 99.9% ఉప్పు తిరస్కరణను ఎలా సాధిస్తుంది?

రివర్స్ ఆస్మాసిస్ మెంబ్రేన్ (RO మెంబ్రేన్) సహజ ఆస్మాటిక్ ప్రక్రియను ఎదుర్కోవడానికి ప్రధాన సూత్రంపై పనిచేస్తుంది. దాని పని విధానం యొక్క లోతైన విశ్లేషణ ఇక్కడ ఉంది:

సహజ ఓస్మోసిస్ మరియు రివర్స్ ఓస్మోసిస్ యొక్క భౌతిక పోలిక

సహజ ఓస్మోసిస్ దృగ్విషయం అంటే సెమీ పారగమ్య పొర యొక్క రెండు వైపులా (మంచినీరు మరియు ఉప్పునీరు వంటివి) గాఢత వ్యత్యాసం ఉన్నప్పుడు, నీటి అణువులు తక్కువ గాఢత వైపు నుండి అధిక గాఢత వైపుకు రెండు వైపులా గాఢతలు సమతుల్యమయ్యే వరకు ఆకస్మికంగా ప్రవహిస్తాయి. ఈ సమయంలో, ద్రవ ఉపరితలం యొక్క ఎత్తు వ్యత్యాసం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే పీడనాన్ని ఓస్మోటిక్ పీడనం అంటారు.

విలీన ద్రావణం యొక్క ద్రవాభిసరణ పీడనం π: π = iCRT (ఇక్కడ i అనేది ద్రావిత అణువుల విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే అయాన్ల సంఖ్య; C అనేది ద్రావితం యొక్క మోలార్ గాఢత; R అనేది మోలార్ వాయు స్థిరాంకం; T అనేది సంపూర్ణ ఉష్ణోగ్రత.)
ఉదాహరణకు, సముద్రపు నీటి ద్రవాభిసరణ పీడనం 28 బార్ వరకు ఉంటుంది, నీటి ప్రవాహాన్ని తిప్పికొట్టడానికి ఎక్కువ పీడనం అవసరం.

రివర్స్ ఓస్మోసిస్ యొక్క "అధిక-పీడన ప్రతి-ప్రవాహం" అనేది సెలైన్ వైపు (>ఆస్మాటిక్ పీడనం) ఒత్తిడిని వర్తింపజేయడం వలన నీటి అణువులు రివర్స్‌లో ప్రవహించేలా బలవంతం చేయబడతాయి, "సెలైన్ వాటర్ →స్వచ్ఛమైన నీరు" నుండి రివర్స్ గాఢత ప్రవణత వలసను సాధిస్తాయి.

రివర్స్ ఆస్మాసిస్ సమయంలో, ద్రావకం యొక్క ఆస్మాటిక్ రేటు, అంటే, ద్రవ ప్రవాహ శక్తి N,: N=Kh(Δp-Δπ) (ఇక్కడ Kh అనేది హైడ్రాలిక్ పారగమ్యత గుణకం, ఇది ఉష్ణోగ్రతతో కొద్దిగా పెరుగుతుంది; Δp అనేది పొర అంతటా స్థిర పీడన వ్యత్యాసం; Δπ అనేది పొర అంతటా ద్రవాభిసరణ పీడన వ్యత్యాసం).

ఈ సమయంలో: స్వచ్ఛమైన నీటి వైపు: గుండా వెళ్ళే నీటి అణువులను సేకరించడం (వ్యాప్తి చెందడం), సాంద్రీకృత నీటి వైపు: ఉప్పు, భారీ లోహాలు మరియు ఇతర మలినాలను (గాఢత) నిలుపుకోవడం.

పొర నిర్మాణం యొక్క తీవ్ర ఖచ్చితత్వం

శాండ్‌విచ్ నిర్మాణం:

మద్దతు పొర: నాన్-నేసిన ఫాబ్రిక్ (మందం ≈ 120 μm) - అధిక పీడనాన్ని తట్టుకునే "స్టీల్ ఫ్రేమ్".

పోరస్ పొర: పాలీసల్ఫోన్ పదార్థం (పోర్ సైజు 0.01-0.1 μm) - బురద, ఇసుక మరియు తుప్పును అడ్డగించే "మొదటి రక్షణ రేఖ".

క్రియాశీల పొర: పాలిమైడ్ ఫిల్మ్ (మందం ≈ 200 nm) - నిజమైన "మాలిక్యులర్ రిఫరీ", దీని రంధ్ర పరిమాణం కేవలం 0.1-1 nm (నీటి అణువుల పరిమాణం కంటే ≈ రెండింతలు).

పోలిక డేటా:

వైరస్ వ్యాసం (0.02-0.3 μm) > పొర రంధ్రాల పరిమాణం 3000 రెట్లు.

బాక్టీరియా పరిమాణం (0.5-5 μm) > పొర రంధ్రాల పరిమాణం 5000 రెట్లు.

క్లాసికల్ మోడల్ సిద్ధాంతం

• సొల్యూషన్-డిఫ్యూజన్ మోడల్

కోర్ అజంప్షన్: పొర అనేది రంధ్రాలు లేని సజాతీయ నిర్మాణం, మరియు ద్రావకం మరియు ద్రావకం కరిగిపోవడం ద్వారా పొర పదార్థంలోకి మరియు వ్యాప్తిలోకి బదిలీ చేయబడతాయి.

ప్రసార ప్రక్రియ:

కరిగిపోవడం: నీటి అణువులు మరియు ద్రావితాలు పొర ఉపరితలంపై శోషించబడి పొర పదార్థంలో కరిగిపోతాయి;
వ్యాప్తి: రసాయన పొటెన్షియల్ ప్రవణత (పీడన వ్యత్యాసం) యొక్క చోదక శక్తి కింద, నీటి అణువులు ప్రాధాన్యంగా పొర ద్వారా వ్యాప్తి చెందుతాయి;

డీసార్ప్షన్: పొర యొక్క మరొక వైపు స్వచ్ఛమైన నీటిగా విడుదల అవుతుంది.

గణిత సమాసం: నీటి ప్రవాహం Jw = A(ΔP − డిపి), ఇక్కడ A అనేది పొర పారగమ్యత గుణకం, దP అనేది అనువర్తిత పీడనం, మరియు డిపి అనేది ఆస్మాటిక్ పీడన వ్యత్యాసం.

• ప్రిఫరెన్షియల్ అడ్సోర్ప్షన్-కేశనాళిక ప్రవాహ నమూనా

ప్రధాన ఊహ: పొర ఉపరితలం నానోస్కేల్ ఛానెల్‌లను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి నీటి అణువులను ప్రాధాన్యతగా శోషించి "బౌండ్ వాటర్" యొక్క మోనోలేయర్‌ను ఏర్పరుస్తాయి, అయితే ద్రావణాలు తిప్పికొట్టబడతాయి.

ప్రసార యంత్రాంగం:

సెలెక్టివ్ ఎడ్జార్ప్షన్: పొర ఉపరితలం హైడ్రోజన్ బంధాల ద్వారా నీటి అణువులను ఎంపిక చేసి శోషిస్తుంది (ఉదా. సెల్యులోజ్ అసిటేట్‌లోని కార్బొనిల్ ఆక్సిజన్);

ఛానల్ రవాణా: అధిక పీడనం కింద, కట్టుబడి ఉన్న నీరు "హైడ్రోజన్ బాండ్ జంపింగ్" ద్వారా ఛానెల్‌ల గుండా వెళుతుంది, అయితే పరిమాణం మినహాయింపు కారణంగా ద్రావణాలు నిలుపుకోబడతాయి.

పనితీరు:

ఉప్పు తిరస్కరణ రేటు: 98%-99.9% (డీశాలినేషన్ తర్వాత TDS

భారీ లోహ తొలగింపు రేటు: >99.9% (సీసం, ఆర్సెనిక్, మొదలైనవి).

కీలక ప్రభావాన్ని చూపే అంశాలు

ఆపరేటింగ్ ప్రెజర్
ద్రావణంలో ద్రవాభిసరణ పీడనం ఉండాలి, సాధారణంగా పారిశ్రామిక అనువర్తనాలకు (డీశాలినేషన్) 60-80 బార్ మరియు గృహ వినియోగం కోసం 2-4 బార్ ఉండాలి.

ఉష్ణోగ్రత: 5-45℃ (అధిక ఉష్ణోగ్రత పొర రంధ్ర వైకల్యానికి కారణమవుతుంది)

pH పరిధి: 4-11 (పాలిమైడ్ పొర), 5-6 (సెల్యులోజ్ అసిటేట్ పొర).

కాలుష్య కారకాల రకం

అకర్బన స్కేలింగ్ (ఉదా., CaCO₃): pH=2 వద్ద సిట్రిక్ యాసిడ్ శుభ్రపరచడం అవసరం.

జీవసంబంధమైన కాలుష్యం (ఉదా., బాక్టీరియల్ పొరలు): DBNPA శానిటైజర్‌తో చికిత్స చేయబడుతుంది.

అప్లికేషన్ దృశ్యాలు మరియు మెంబ్రేన్ రకం ఎంపిక

సముద్రపు నీటి డీశాలినేషన్ పాలిమైడ్ కాంపోజిట్ మెంబ్రేన్ (TFC) అధిక పీడన నిరోధకత (＞ మాగ్నెటో60 బార్), 99% డీశాలినేషన్ రేటు

గృహ నీటి శుద్దీకరణ స్పైరల్ కాంపోజిట్ మెంబ్రేన్ అల్ప పీడన ఆపరేషన్ (2-4 బార్), శక్తి ఆదా 30%.

పారిశ్రామిక స్వచ్ఛమైన నీరు (ఎలక్ట్రానిక్ చిప్స్) అల్ట్రా-అల్ప పీడన మిశ్రమ పొర ఉత్పత్తి నీటి నిరోధకత 18 MΩ·సెం.మీ.