Kijan manbràn RO a rive rejte sèl 99.9%?

Manbràn osmoz envès (manbràn RO) fonksyone sou prensip debaz pou konbat pwosesis osmotik natirèl la. Men yon analiz apwofondi sou mekanis fonksyònman li:

Konparezon fizik ant osmoz natirèl ak osmoz envès

Fenomèn Osmoz Natirèl la se lè gen yon diferans konsantrasyon sou tou de bò yon manbràn semi-pèmeyab (tankou dlo dous ak dlo sale), molekil dlo yo pral koule espontaneman soti nan bò ki gen konsantrasyon ki ba a rive nan bò ki gen konsantrasyon ki wo a jiskaske konsantrasyon yo sou tou de bò yo balanse. Nan pwen sa a, presyon ki pwodui pa diferans wotè sifas likid la se presyon osmotik la.

Presyon osmotik π nan yon solisyon dilye se: π = iCRT (kote i se kantite iyon ki pwodui pa elektwoliz molekil solute yo; C se konsantrasyon molè solute a; R se konstan gaz molè a; T se tanperati absoli a.)
Pa egzanp, presyon osmotik dlo lanmè a rive jiska 28 bar, sa ki mande yon presyon pi gwo pou ranvèse koule dlo a.

"Kontra-koule wo presyon" nan osmoz envès la se lè w aplike presyon sou bò saline nan (>presyon osmotik) epi fòse molekil dlo yo koule an ranvèse, sa ki reyalize migrasyon gradyan konsantrasyon envès soti nan "dlo saline → dlo pi."

Pandan osmoz envès, vitès osmotik sòlvan an, sa vle di enèji koule likid N, se: N=Kh(Δp-Δπ) (kote Kh se koyefisyan pèmeyabilite idwolik la, ki ogmante yon ti kras avèk tanperati a; Δp se diferans presyon estatik atravè manbràn lan; Δπ se diferans presyon osmotik atravè manbràn lan).

Nan pwen sa a: Sou bò dlo pi a: Kolekte molekil dlo ki pase yo (pèmeye), Sou bò dlo konsantre a: Kenbe sèl, metal lou ak lòt enpurte (konsantre).

Presizyon ekstrèm nan estrikti manbràn

Estrikti sandwich:

Kouch sipò: Twal ki pa tise (epesè ≈ 120 μm) - "ankadreman asye" ki reziste gwo presyon.

Kouch pore: Materyèl polisilfon (gwosè pò 0.01-0.1 μm) - "premye liy defans" ki entèsepte labou, sab ak rouye.

Kouch aktif: Fim poliamid (epesè ≈ 200 nm) - vrè "abit molekilè" a, ak yon gwosè pò sèlman 0.1-1 nm (≈ de fwa gwosè molekil dlo).

Done konparezon:

Dyamèt viris la (0.02-0.3 μm) > gwosè pò manbràn lan 3000 fwa.

Gwosè bakteri (0.5-5 μm) > gwosè pò manbràn 5000 fwa.

Teyori modèl klasik

• Modèl Solisyon-Difizyon

Sipozisyon Nwayo: Manbràn lan se yon estrikti omojèn san porositë, epi solute a ak solvan an transfere atravè disolisyon nan materyèl manbràn lan ak difizyon.

Pwosesis Transmisyon:

Disolisyon: Molekil dlo ak solisyon yo absòbe sou sifas manbràn lan epi fonn nan materyèl manbràn lan;
Difizyon: Anba fòs kondwi gradyan potansyèl chimik la (diferans presyon), molekil dlo yo difize preferansyèlman nan manbràn lan;

Desorpsyon: Lage kòm dlo pi sou lòt bò manbràn lan.

Ekspresyon matematik: Flux dlo Jw = A(ΔP − Dp), kote A se koyefisyan pèmeyabilite manbràn lan, DP se presyon aplike a, epi Dp se diferans presyon osmotik la.

• Modèl Preferansyèl Adsorption-Kapilè Flow

Sipozisyon prensipal la: Sifas manbràn lan gen chanèl nanoechèl, ki preferansyèlman absòbe molekil dlo pou fòme yon monokouch "dlo lye," pandan ke solute yo repouse.

Mekanis transmisyon:

Adsorpsyon selektif: Sifas manbràn lan adsorbe molekil dlo yo selektivman atravè lyezon idwojèn (pa egzanp, oksijèn kabonil nan asetat seluloz);

Transpò chanèl: Anba gwo presyon, dlo lye a pase nan chanèl yo atravè "so lyezon idwojèn," pandan ke solute yo rete kenbe akòz esklizyon gwosè.

Pèfòmans:

Pousantaj rejè sèl: 98%-99.9% (TDS

Pousantaj retire metal lou: >99.9% (plon, asenik, elatriye).

Faktè enfliyans kle yo

Presyon Operasyonèl
Dwe gen yon presyon osmotik > solisyon an, tipikman 60-80 bar pou aplikasyon endistriyèl (desalinizasyon), ak 2-4 bar pou itilizasyon domestik.

Tanperati: 5-45 ℃ (tanperati ki wo lakòz defòmasyon pò manbràn)

Ranje pH: 4-11 (manbràn poliamid), 5-6 (manbràn asetat seluloz).

Kalite polyan yo

Dekalaj inòganik (pa egzanp, CaCO3₃): Mande netwayaj asid sitrik nan pH=2

Kontaminasyon byolojik (pa egzanp, fim bakteri): Trete ak dezenfektan DBNPA.

Senaryo Aplikasyon ak Seleksyon Kalite Manbràn

Manbràn konpoze poliamid (TFC) pou desalinizasyon dlo lanmè Rezistans a gwo presyon (>60 bar), 99% pousantaj desalinizasyon

Pirifikasyon dlo lakay Manbràn konpoze espiral Operasyon anba presyon (2-4 bar), ekonomize enèji 30%.

Dlo pi endistriyèl (bato elektwonik) Manbràn konpoze presyon ultra ba Rezistivite dlo pwodwi 18 MΩ·cm.