Чӣ тавр мембранаи RO 99,9% рад кардани намакро ба даст меорад?
Мембранаи осмоси баръакс (мембранаи RO) аз рӯи принсипи асосии муқовимат ба раванди осмотикии табиӣ амал мекунад. Ин аст таҳлили амиқи механизми кори он:
Муқоисаи физикии осмоси табиӣ ва осмоси баръакс
Ҳодисаи осмоси табиӣ он аст, ки дар ҳарду тарафи мембранаи нимнақр фарқият вуҷуд дорад (ба монанди оби тоза ва оби шӯр), молекулаҳои об ба таври стихиявӣ аз ҷониби консентратсияи паст ба тарафи консентратсияи баланд то мувозинат шудани консентратсияи ҳарду ҷониб ҷорӣ мешаванд. Дар ин лаҳза, фишоре, ки аз фарқияти баландии сатҳи моеъ ба вуҷуд меояд, фишори осмотикӣ мебошад.
Фишори осмотикии мањлули мањлул π ин аст: π = iCRT (дар ин љо i – шумораи ионњо, ки дар натиљаи электролизи молекулањои мањлул ба вуљуд омадаанд; C – консентратсияи молярии мањлул; R – доимии гази молярї; T – њарорати мутлаќ).
Масалан, фишори осмотикии оби баҳр то 28 бар баланд аст, ки барои баръакси ҷараёни об фишори бештарро талаб мекунад.
"Ҷараёни фишори баланд" -и осмоси баръакс фишорро ба тарафи шӯр (>фишори осмотикӣ) ҷорӣ мекунад, ки молекулаҳои обро маҷбур мекунад, ки баръакс ҷараён гиранд ва ба муҳоҷирати баръакси консентратсияи градиент аз "оби шӯр → оби соф" ноил шаванд.
Ҳангоми осмоси баръакс суръати осмотикии ҳалкунанда, яъне энергияи ҷараёни моеъ N чунин аст: N=Kh(Δp).-Δπ) (дар ин ҷо Х – коэффисиенти гузариши гидравликӣ, ки бо ҳарорат каме зиёд мешавад; Δp – фарқияти фишори статикӣ дар мембрана; Δπ – фарқияти фишори осмотикӣ дар мембрана).
Дар ин лаҳза: Дар тарафи оби пок: Ҷамъоварии молекулаҳои об, ки аз он мегузаранд (гузаранда), Дар тарафи консентратсияи об: Нигоҳ доштани намак, металлҳои вазнин ва дигар ифлосиҳо (консентрат).
Дақиқии аз ҳад зиёди сохтори мембрана
Сохтори сандвич:
Қабати дастгирӣ: Матои ғайрибофташуда (ғафсӣ ≈ 120 мкм) - "чаҳорчӯбаи пӯлодӣ", ки ба фишори баланд тобовар аст.
Қабати ковокӣ: Маводи полисулфонӣ (андозаи сӯрохҳо 0,01-0,1 мкм) - "хатти аввалини дифоъ", ки лой, қум ва зангро дарбар мегирад.
Қабати фаъол: Плёнкаи полиамидӣ (ғафсӣ ≈ 200 нм) - ҳақиқии "довари молекулавӣ" бо андозаи сӯрохи ҳамагӣ 0,1-1 нм (≈ ду маротиба аз андозаи молекулаҳои об).
Маълумоти муқоисавӣ:
Диаметри вирус (0,02-0,3 мкм) > Андозаи сурохии мембрана 3000 маротиба.
Андозаи бактерияҳо (0,5-5 мкм) > Андозаи сӯрохи мембрана 5000 маротиба.
Назарияи модели классикӣ
- Модели ҳалли-диффузия
Тахмини аслӣ: Мембрана сохтори якхела бидуни сӯрохиҳост ва моддаҳои ҳалкунанда ва ҳалкунанда тавассути обшавӣ ба маводи мембрана ва диффузия интиқол дода мешаванд.
Раванди интиқол:
Ҳалшавӣ: Молекулаҳои об ва моддаҳои ҳалшуда дар сатҳи мембрана адсорб мешаванд ва ба маводи мембрана об мешаванд;
Диффузия: Дар зери қувваи ҳаракатдиҳандаи градиенти потенсиали химиявӣ (фарқи фишор) молекулаҳои об афзалиятан тавассути мембрана паҳн мешаванд;
Десорбсия: ҳамчун оби соф дар тарафи дигари мембрана бароварда мешавад.
Ифодаи математикӣ: Маҷрои об Jw = A(ΔP − Дп), ки дар он A коэффисиенти гузариши мембрана, ДP - фишори татбиқшаванда ва Дп фарқияти фишори осмотикӣ мебошад.
- Модели гардиши адсорбсияи-капиллярии афзалиятнок
Тахмини асосӣ: Сатҳи мембрана дорои каналҳои наномикёс аст, ки беҳтараш молекулаҳои обро адсорб мекунанд, то як қабати "оби пайваст" -ро ташкил кунанд, дар ҳоле ки моддаҳои ҳалшуда дафъ мешаванд.
Механизми интиқол:
Адсорбсияи интихобӣ: Сатҳи мембрана молекулаҳои обро тавассути пайвандҳои гидроген (масалан, оксигени карбонил дар ацетати селлюлоза) ба таври интихобӣ адсорб мекунад;
Интиқоли канал: Дар зери фишори баланд, оби басташуда тавассути каналҳо тавассути "ҷаҳидаи пайванди гидроген" мегузарад, дар ҳоле ки маҳлулҳо аз сабаби истисно кардани андоза нигоҳ дошта мешаванд.
Намоиш:
Сатҳи рад кардани намак: 98%-99,9% (TDS
Сатҳи тозакунии металлҳои вазнин: >99,9% (сурб, мышьяк ва ғайра).
Омилҳои асосии таъсиркунанда
Фишори корӣ
Фишори осмотикӣ бояд > маҳлул бошад, маъмулан 60-80 бар барои барномаҳои саноатӣ (бешоркунӣ) ва 2-4 бар барои истифодаи хонагӣ.
Ҳарорат: 5-45 ℃ (ҳарорати баланд боиси деформатсияи сӯрохи мембрана мегардад)
Диапазони рН: 4-11 (мембранаи полиамидӣ), 5-6 (мембранаи ацетат селлюлоза).
Навъи ифлоскунандаҳо
Миқёси ғайриорганикӣ (масалан, CaCO₃): Тоза кардани кислотаи лимуиро дар pH=2 талаб мекунад
Ифлосшавии биологӣ (масалан, филмҳои бактериявӣ): Бо антисептики DBNPA коркард карда мешавад.
Сенарияҳои барнома ва интихоби навъи мембрана
Тозакунии оби баҳр Мембранаи таркибии полиамидӣ (TFC) Муқовимат ба фишори баланд (＞60 бар), 99% сатҳи шӯршавӣ
Тозакунии об дар хона Мембранаи таркибии спиралӣ Амали фишори паст (2-4 бар), сарфаи энергия 30%.
Оби тозаи саноатӣ (чипҳои электронӣ) Мембранаи таркибии фишори ултра паст Муқовимат ба об 18 MΩ·cm.