RO membranasi 99,9% tuzni rad etishga qanday erishadi?
Teskari osmoz membranasi (RO membranasi) tabiiy osmotik jarayonga qarshi turishning asosiy printsipi asosida ishlaydi. Mana uning ishlash mexanizmini chuqur tahlil qilish:
Tabiiy osmoz va teskari osmozni jismoniy taqqoslash
Tabiiy osmos hodisasi yarim o'tkazuvchan membrananing har ikki tomonida (chuchuk suv va sho'r suv kabi) konsentratsiyalar farqi mavjud bo'lganda, suv molekulalari past konsentratsiyali tomondan yuqori konsentratsiyali tomonga o'z-o'zidan oqadi, har ikki tomondagi konsentratsiyalar muvozanatlanadi. Bu nuqtada suyuqlik sirtining balandlik farqi natijasida hosil bo'lgan bosim osmotik bosimdir.
Suyultirilgan eritmaning osmotik bosimi p: p = iCRT (bu erda i - erigan moddaning molekulalarining elektrolizi natijasida hosil bo'lgan ionlar soni; C - erigan moddaning molyar konsentratsiyasi; R - molyar gaz konstantasi; T - mutlaq harorat).
Misol uchun, dengiz suvining osmotik bosimi 28 bargacha yuqori bo'lib, suv oqimini teskari aylantirish uchun katta bosim talab etiladi.
Teskari osmozning "yuqori bosimli qarama-qarshi oqimi" sho'r tomoniga bosim o'tkazish (>osmotik bosim) suv molekulalarini teskari oqimga majbur qiladi va "sho'r suv → toza suv" dan teskari konsentratsiyali gradient migratsiyasiga erishadi.
Teskari osmoz jarayonida erituvchining osmotik tezligi, ya'ni suyuqlik oqimining energiyasi N: N=Kh(Dp).-Dp) (bu yerda Kh - gidravlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti, harorat o'sishi bilan bir oz ortadi; Dp - membranadagi statik bosim farqi; Dp - membranadagi osmotik bosim farqi).
Bu nuqtada: Toza suv tomonida: O'tgan suv molekulalarini yig'ish (o'tkazuvchanlik), Konsentrlangan suv tomonida: Tuz, og'ir metallar va boshqa aralashmalarni (konsentrat) ushlab turish.
Membran strukturasining o'ta aniqligi
Sendvich tuzilishi:
Qo'llab-quvvatlash qatlami: To'qilmagan mato (qalinligi ≈ 120 mkm) - yuqori bosimga bardosh beradigan "po'lat ramka".
G'ovakli qatlam: Polisulfon materiali (g'ovak hajmi 0,01-0,1 mkm) - loy, qum va zangni ushlab turadigan "birinchi himoya chizig'i".
Faol qatlam: Poliamid plyonkasi (qalinligi ≈ 200 nm) - atigi 0,1-1 nm (≈ suv molekulalarining o'lchamidan ikki baravar katta) gözenek hajmiga ega haqiqiy "molekulyar hakam".
Taqqoslash ma'lumotlari:
Virus diametri (0,02-0,3 mkm) > Membrananing teshik hajmi 3000 marta.
Bakteriyalar kattaligi (0,5-5 mkm) > Membrana teshiklari hajmi 5000 marta.
Klassik model nazariyasi
- Yechim-diffuziya modeli
Asosiy taxmin: membrana gözenekleri bo'lmagan bir hil strukturadir va eritma va erituvchi membrana materialiga va diffuziyaga erish orqali o'tadi.
Etkazish jarayoni:
Eritilishi: suv molekulalari va erigan moddalar membrana yuzasida adsorbsiyalanadi va membrana materialida eriydi;
Diffuziya: kimyoviy potentsial gradientning harakatlantiruvchi kuchi (bosim farqi) ostida suv molekulalari membrana orqali afzallik bilan tarqaladi;
Desorbsiya: membrananing boshqa tomonida toza suv sifatida chiqariladi.
Matematik ifoda: Suv oqimi Jw = A(DP − Dp), bu erda A - membrana o'tkazuvchanlik koeffitsienti, DP - qo'llaniladigan bosim, va Dp osmotik bosim farqidir.
- Imtiyozli adsorbsion-kapillyar oqim modeli
Asosiy taxmin: Membrananing yuzasida nano o'lchamdagi kanallar mavjud bo'lib, ular "bog'langan suv" ning monoqatlamini hosil qilish uchun suv molekulalarini afzal ko'radi, erigan moddalar esa qaytariladi.
Transmissiya mexanizmi:
Tanlangan adsorbsiya: Membrana yuzasi vodorod aloqalari (masalan, tsellyuloza asetat tarkibidagi karbonil kislorod) orqali suv molekulalarini tanlab adsorbsiya qiladi;
Kanal transporti: Yuqori bosim ostida bog'langan suv "vodorod bog'lanishining sakrashi" orqali kanallar orqali o'tadi, erigan moddalar esa o'lchamni istisno qilish tufayli saqlanadi.
Ishlash:
Tuzni rad etish darajasi: 98% -99,9% (tuzsizlantirishdan keyin TDS
Og'ir metallarni olib tashlash darajasi: >99,9% (qo'rg'oshin, mishyak va boshqalar).
Asosiy ta'sir etuvchi omillar
Ish bosimi
Eritmaning osmotik bosimi > bo'lishi kerak, odatda sanoatda qo'llash uchun 60-80 bar (tuzsizlantirish) va maishiy foydalanish uchun 2-4 bar.
Harorat: 5-45 ℃ (yuqori harorat membrana teshiklarining deformatsiyasiga olib keladi)
pH diapazoni: 4-11 (poliamid membrana), 5-6 (tsellyuloza asetat membranasi).
Ifloslantiruvchi moddalar turi
Noorganik masshtablash (masalan, CaCO₃): pH=2 da limon kislotasini tozalashni talab qiladi
Biologik ifloslanish (masalan, bakterial plyonkalar): DBNPA sanitizer bilan ishlov berilgan.
Ilova stsenariylari va membrana turini tanlash
Dengiz suvini tuzsizlantirish Poliamid kompozit membrana (TFC) Yuqori bosimga chidamlilik (＞60 bar), 99% tuzsizlanish darajasi
Uydagi suvni tozalash Spiral kompozit membrana Past bosimli ishlash (2-4 bar), energiyani 30% tejash.
Sanoat toza suv (elektron chiplar) Ultra past bosimli kompozit membrana Mahsulot suvga chidamliligi 18 MŌ·sm.