Kepiye Membran RO Ndhaptar 99,9% Penolakan Garam?

Membran osmosis mundur (membran RO) ngoperasikake prinsip inti kanggo nglawan proses osmotik alami. Mangkene analisis jero babagan mekanisme kerjane:

Perbandingan Fisik Osmosis Alami lan Osmosis Balik

Fenomena Osmosis Alam yaiku nalika ana beda konsentrasi ing loro-lorone membran semipermeabel (kayata banyu seger lan banyu asin), molekul banyu bakal kanthi spontan mili saka sisih konsentrasi rendah menyang sisih konsentrasi dhuwur nganti konsentrasi ing loro-lorone seimbang. Ing titik iki, tekanan sing diasilake dening bedane dhuwur permukaan cairan yaiku tekanan osmotik.

Tekanan osmotik π saka larutan encer yaiku: π = iCRT (ing i yaiku jumlah ion sing diasilake dening elektrolisis molekul zat terlarut; C yaiku konsentrasi molar zat terlarut; R yaiku konstanta gas molar; T yaiku suhu absolut.)
Contone, tekanan osmotik banyu segara nganti 28 bar, mbutuhake tekanan sing luwih gedhe kanggo mbalikke aliran banyu.

"High-Pressure Counter-Flow" saka Reverse Osmosis ngetrapake tekanan ing sisih saline (>tekanan osmotik) meksa molekul banyu mili mbalikke, entuk migrasi gradien konsentrasi mbalikke saka "banyu asin → banyu murni."

Sajrone reverse osmosis, laju osmotik saka pelarut, yaiku, energi aliran cairan N, yaiku: N=Kh(Δp-Δπ) (ngendi Kh minangka koefisien permeabilitas hidrolik, sing rada mundhak kanthi suhu; Δp minangka prabédan tekanan statis ing membran; Δπ minangka prabédan tekanan osmotik ing membran).

Ing titik iki: Ing sisih banyu murni: Nglumpukake molekul banyu sing liwat (permeate), Ing sisih banyu klempakan: Nahan uyah, logam abot, lan impurities liyane (konsentrasi).

Precision Extreme saka Struktur Membrane

Struktur Sandwich:

Lapisan dhukungan: Kain non-anyaman (ketebalan ≈ 120 μm) - "bingkai baja" sing tahan tekanan dhuwur.

Lapisan keropos: Bahan polysulfone (ukuran pori 0,01-0,1 μm) - "garis pertahanan pertama" sing nyegat lendhut, pasir, lan karat.

Lapisan aktif: Film poliamida (kekandelan ≈ 200 nm) - "wasit molekuler" sejatine, kanthi ukuran pori mung 0,1-1 nm (≈ kaping pindho ukuran molekul banyu).

Data perbandingan:

Diameter virus (0,02-0,3 μm) > Ukuran pori membran 3000 kali.

Ukuran bakteri (0,5-5 μm) > Ukuran pori membran 5000 kali.

Teori model klasik

• Model Solusi-Difusi

Asumsi inti: Membran minangka struktur homogen tanpa pori, lan solute lan solvent ditransfer liwat pembubaran menyang materi membran lan difusi.

Proses transmisi:

Dissolution: Molekul banyu lan solutes adsorb ing lumahing membran lan dissolve menyang materi membran;
Difusi: Ing daya nyopir saka gradien potensial kimia (prabédan tekanan), molekul banyu preferentially kasebar liwat membran;

Desorpsi: Dibebasake minangka banyu murni ing sisih liya membran.

Ekspresi matematika: Fluks banyu Jw = A(ΔP − Dp), ing ngendi A minangka koefisien permeabilitas membran, DP yaiku tekanan sing ditrapake, lan Dp yaiku beda tekanan osmotik.

• Model Aliran Adsorpsi-Kapiler Preferensial

Asumsi inti: Lumahing membran nduweni saluran skala nano, sing luwih milih adsorb molekul banyu kanggo mbentuk monolayer "banyu kaiket," nalika solutes ditolak.

Mekanisme transmisi:

Adsorpsi selektif: Lumahing membran selektif nyerap molekul banyu liwat ikatan hidrogen (contone, oksigen karbonil ing selulosa asetat);

Transportasi saluran: Ing tekanan dhuwur, banyu kaiket liwat saluran liwat "ikatan hidrogen jumping," nalika solute ditahan amarga ukuran pengecualian.

Kinerja:

Tingkat penolakan uyah: 98%-99.9% (TDS

Tingkat penghapusan logam abot:> 99,9% (timbal, arsenik, lsp).

Faktor pengaruh utama

Tekanan Operasi
Tekanan osmotik kudu > solusi, biasane 60-80 bar kanggo aplikasi industri (desalinasi), lan 2-4 bar kanggo panggunaan rumah tangga.

Suhu: 5-45 ℃ (suhu dhuwur nyebabake deformasi pori membran)

Kisaran pH: 4-11 (membran poliamida), 5-6 (membran selulosa asetat).

Jinis polutan

Skala anorganik (mis., CaCO₃): Mbutuhake reresik asam sitrat ing pH=2

Kontaminasi biologis (contone, film bakteri): Diobati nganggo sanitizer DBNPA.

Skenario Aplikasi lan Pamilihan Jinis Membran

Desalinasi banyu laut Membran komposit poliamida (TFC) Tahan tekanan dhuwur (＞60 bar), tingkat desalinasi 99%.

Pemurnian banyu ngarep Membran komposit spiral Operasi tekanan rendah (2-4 bar), hemat energi 30%.

Banyu murni industri (keripik elektronik) Membran komposit tekanan ultra-rendah Produk tahan banyu 18 MΩ·cm.