RO мембран нь давсны 99.9% -ийг хэрхэн татгалздаг вэ?

Урвуу осмос мембран (RO мембран) нь байгалийн осмосын процессыг эсэргүүцэх үндсэн зарчмаар ажилладаг. Түүний ажиллах механизмын нарийвчилсан дүн шинжилгээ энд байна.

Байгалийн осмос ба урвуу осмосын физик харьцуулалт

Байгалийн осмосын үзэгдэл нь хагас нэвчдэг мембраны хоёр талд (цэвэр ус, давстай ус гэх мэт) концентрацийн зөрүүтэй байх үед усны молекулууд нь бага концентрациас өндөр концентрацитай тал руу аяндаа урсаж, хоёр талын концентраци тэнцвэртэй болтол үүсдэг. Энэ үед шингэний гадаргуугийн өндрийн зөрүүгээр үүссэн даралт нь осмосын даралт юм.

Шингэрүүлсэн уусмалын осмосын даралт π нь: π = iCRT (үүнд i нь ууссан бодисын молекулуудын электролизийн үр дүнд үүссэн ионуудын тоо; C нь ууссан бодисын молийн концентраци; R нь молийн хийн тогтмол; T нь үнэмлэхүй температур юм.)
Жишээлбэл, далайн усны осмосын даралт нь 28 бар хүртэл өндөр бөгөөд усны урсгалыг эргүүлэхэд илүү их даралт шаарддаг.

Урвуу осмосын "өндөр даралтын эсрэг урсгал" нь давсны тал руу (>осмосын даралт) даралт үзүүлж, усны молекулуудыг урвуу урсгалаар урсгаж, "давстай ус→цэвэр ус"-аас урвуу концентрацийн градиент шилжилтийг бий болгодог.

Урвуу осмосын үед уусгагчийн осмосын хурд, өөрөөр хэлбэл шингэний урсгалын энерги N нь: N=Kh(Δp).-Δπ) (энд Kh нь температурын дагуу бага зэрэг нэмэгддэг гидравлик нэвчилтийн коэффициент; Δp нь мембран дээрх статик даралтын зөрүү; Δπ нь мембран дээрх осмосын даралтын зөрүү).

Энэ үед: Цэвэр усны тал дээр: дамжин өнгөрч буй усны молекулуудыг цуглуулах (нэвчүүлэх), Баяжсан ус талд: Давс, хүнд металл болон бусад хольц (баяжмал) хадгалах.

Мембран бүтцийн хэт нарийвчлал

Сэндвичний бүтэц:

Дэмжих давхарга: Нэхмэл бус даавуу (зузаан ≈ 120 μм) - өндөр даралтыг тэсвэрлэдэг "ган хүрээ".

Сүвэрхэг давхарга: Полисульфон материал (нүхний хэмжээ 0.01-0.1 мкм) - шавар, элс, зэвийг таслан зогсоодог "хамгаалалтын эхний шугам".

Идэвхтэй давхарга: Полиамид хальс (зузаан ≈ 200 нм) - жинхэнэ "молекул шүүгч" бөгөөд нүхний хэмжээ ердөө 0.1-1 нм (≈ усны молекулуудаас хоёр дахин их).

Харьцуулсан өгөгдөл:

Вирусын диаметр (0.02-0.3 мкм) > Мембраны нүхний хэмжээ 3000 дахин их.

Бактерийн хэмжээ (0.5-5 мкм) > Мембраны нүхний хэмжээ 5000 дахин их.

Сонгодог загварын онол

• Шийдэл-тархалтын загвар

Үндсэн таамаглал: Мембран нь нүх сүвгүй нэгэн төрлийн бүтэц бөгөөд ууссан бодис ба уусгагч нь мембран материал руу уусч, тархах замаар дамждаг.

Дамжуулах үйл явц:

Уусалт: Усны молекулууд болон уусмалууд нь мембраны гадаргуу дээр шингэж, мембраны материалд уусдаг;
Тархалт: Химийн потенциалын градиент (даралтын зөрүү) хөдөлгөгч хүчний дор усны молекулууд мембранаар дамжин тархдаг;

Десорбци: Мембрангийн нөгөө талд цэвэр ус хэлбэрээр ялгардаг.

Математик илэрхийлэл: Усны урсгал Jw = A(ΔP − Dp), энд A нь мембраны нэвчилтийн коэффициент, ДP нь хэрэглэсэн даралт, ба Dp осмосын даралтын зөрүү юм.

• Давуу эрхтэй шингээх-хялгасны урсгалын загвар

Үндсэн таамаглал: Мембраны гадаргуу нь нано хэмжээний сувагтай бөгөөд тэдгээр нь усны молекулуудыг шингээж, "холбогдсон ус"-ын нэг давхарга үүсгэдэг, харин ууссан бодис нь түлхэгддэг.

Дамжуулах механизм:

Сонгомол шингээлт: Мембраны гадаргуу нь устөрөгчийн холбоогоор (жишээлбэл, целлюлозын ацетат дахь карбонилийн хүчилтөрөгч) усны молекулуудыг сонгон шингээж авдаг;

Сувгийн тээвэрлэлт: Өндөр даралтын дор холбогдсон ус нь "устөрөгчийн холбоо үсрэх" замаар дамждаг бол ууссан бодисууд нь хэмжээсийг хасч үлддэг.

Гүйцэтгэл:

Давс татгалзах түвшин: 98%-99.9% (давсгүйжүүлсний дараа TDS

Хүнд металлыг зайлуулах түвшин: >99.9% (хар тугалга, хүнцэл гэх мэт).

Гол нөлөөлөгч хүчин зүйлүүд

Ашиглалтын даралт
Уусмалын осмосын даралт нь > байх ёстой, ихэвчлэн үйлдвэрлэлийн зориулалтаар (давсгүйжүүлэх) 60-80 бар, ахуйн хэрэглээнд 2-4 бар.

Температур: 5-45℃ (өндөр температур нь мембраны нүхний хэв гажилт үүсгэдэг)

рН-ийн хүрээ: 4-11 (полиамид мембран), 5-6 (целлюлоз ацетат мембран).

Бохирдуулагчийн төрөл

Органик бус масштаб (жишээ нь CaCO₃): рН=2 үед нимбэгийн хүчил цэвэрлэх шаардлагатай

Биологийн бохирдол (жишээлбэл, бактерийн хальс): DBNPA ариутгагч бодисоор эмчилнэ.

Хэрэглээний хувилбарууд ба мембраны төрлийг сонгох

Далайн усыг давсгүйжүүлэх Полиамид нийлмэл мембран (TFC) Өндөр даралтын эсэргүүцэл (＞60 бар), давсгүйжүүлэх хурд 99%

Гэрийн ус цэвэршүүлэх Спираль нийлмэл мембран Нам даралтын ажиллагаа (2-4 бар), эрчим хүчний хэмнэлт 30%.

Үйлдвэрийн цэвэр ус (электрон чип) Хэт нам даралтын нийлмэл мембран Бүтээгдэхүүний усны эсэргүүцэл 18 MΩ·см.