Kiel RO-membrano atingas 99.9% salmalakcepton?

Membrano de inversa osmozo (RO-membrano) funkcias laŭ la kerna principo kontraŭi la naturan osmozan procezon. Jen profunda analizo de ĝia funkcia mekanismo:

La Fizika Komparo de Natura Osmozo kaj Inversa Osmozo

Natura Osmoza Fenomeno estas kiam ekzistas koncentriĝdiferenco ambaŭflanke de duonpermeabla membrano (kiel ekzemple dolĉa akvo kaj sala akvo), akvomolekuloj spontane fluas de la malalt-koncentriĝa flanko al la alt-koncentriĝa flanko ĝis la koncentriĝoj ambaŭflanke ekvilibriĝas. Ĉe tiu punkto, la premo generita de la altecdiferenco de la likva surfaco estas la osmoza premo.

La osmoza premo π de diluita solvaĵo estas: π = iCRT (kie i estas la nombro da jonoj generitaj per la elektrolizo de la solutaj molekuloj; C estas la molara koncentriĝo de la solvaĵo; R estas la molara gaskonstanto; T estas la absoluta temperaturo.)
Ekzemple, la osmoza premo de marakvo estas tiel alta kiel 28 baroj, postulante pli grandan premon por inversigi la akvofluon.

"Altaprema Kontraŭfluo" de Inversa Osmozo aplikas premon al la sala flanko (>osmoza premo) devigante akvomolekulojn flui inverse, atingante inversan koncentriĝan gradientan migradon de "salosa akvo → pura akvo".

Dum inversa osmozo, la osmoza rapideco de la solvilo, t.e., la likva fluenergio N, estas: N = Kh(Δp－Δπ) (kie Kh estas la hidraŭlika permeablokoeficiento, kiu iomete pliiĝas kun temperaturo; Δp estas la statika premdiferenco trans la membrano; Δπ estas la osmoza premdiferenco trans la membrano).

Ĉe tiu ĉi punkto: Ĉe la pura akvoflanko: Kolektante la akvomolekulojn, kiuj trapasas (trapenetras), Ĉe la koncentrita akvoflanko: Retenante salon, pezajn metalojn kaj aliajn malpuraĵojn (koncentraĵo).

Ekstrema Precizeco de Membrana Strukturo

Sandviĉa strukturo:

Subtena tavolo: Ne-teksita ŝtofo (dikeco ≈ 120 μm) - la "ŝtala kadro", kiu eltenas altan premon.

Pora tavolo: Polisulfona materialo (porgrandeco 0,01-0,1 μm) - la "unua defendlinio", kiu kaptas koton, sablon kaj ruston.

Aktiva tavolo: Poliamida filmo (dikeco ≈ 200 nm) - la vera "molekula arbitraciisto", kun porgrandeco de nur 0,1-1 nm (≈ duoble la grandeco de akvomolekuloj).

Komparaj datumoj:

Virusa diametro (0,02-0,3 μm) > membranpora grandeco 3000-oble.

Bakteria grandeco (0,5-5 μm) > membrana pora grandeco 5000-oble.

Klasika modelteorio

• Solvo-Difuza Modelo

Kerna Supozo: La membrano estas homogena strukturo sen poroj, kaj la solvaĵo kaj solvilo estas transdonitaj per dissolvo en la membranmaterialon kaj difuzo.

Transdona Procezo:

Dissolvo: Akvomolekuloj kaj solvaĵoj adsorbiĝas sur la membransurfacon kaj dissolviĝas en la membranmaterialon;
Difuzo: Sub la mova forto de la kemia potenciala gradiento (premdiferenco), akvomolekuloj preferate difuzas tra la membrano;

Desorbado: Liberigita kiel pura akvo sur la alia flanko de la membrano.

Matematika esprimo: Akvofluo Jw = A(ΔP − Dp), kie A estas la koeficiento de la membrana permeablo, DP estas la aplikata premo, kaj Dp estas la osmoza prema diferenco.

• Preferata Adsorbado-Kapilara Fluomodelo

Kerna supozo: La membransurfaco havas nanoskalajn kanalojn, kiuj preferate adsorbas akvomolekulojn por formi unutavolon de "ligita akvo", dum solvaĵoj estas forpuŝitaj.

Transmisia mekanismo:

Selektiva adsorbado: La membransurfaco selektive adsorbas akvomolekulojn per hidrogenaj ligoj (ekz., karbonila oksigeno en celuloza acetato);

Kanala transporto: Sub alta premo, ligita akvo pasas tra la kanaloj per "hidrogenliga salto", dum solvaĵoj estas retenitaj pro grandecekskludo.

Elfaro:

Salmalakcepta indico: 98%-99.9% (TDS

Forigo de pezmetaloj: >99.9% (plumbo, arseniko, ktp.).

Ŝlosilaj influaj faktoroj

Funkciiga Premo
Devas esti > solvaĵa osmoza premo, tipe 60-80 baroj por industriaj aplikoj (sensaligo), kaj 2-4 baroj por hejma uzo.

Temperaturo: 5-45℃ (alta temperaturo kaŭzas deformiĝon de la membranaj poroj)

pH-intervalo: 4-11 (poliamida membrano), 5-6 (celuloza acetata membrano).

Tipo de poluaĵoj

Neorganika skalado (ekz., CaCO3₃): Postulas purigadon per citrata acido je pH=2

Biologia poluado (ekz., bakteriaj filmoj): Traktita per DBNPA-desinfektigilo.

Aplikaj Scenaroj kaj Elekto de Membrana Tipo

Sensaligo de marakvo Poliamida kompozita membrano (TFC) Altaprema rezisto (>60 baroj), 99% sensaliga indico

Hejma akvopurigado Spirala kompozita membrano Malaltprema funkciado (2-4 baroj), energiŝparo 30%.

Industria pura akvo (elektronikaj ĉipoj) Ultra-malaltaprema kompozita membrano Produkta akvorezisteco 18 MΩ·cm.