Kumaha Mémbran RO Ngahontal 99,9% Panolakan Uyah?

Mémbran osmosis sabalikna (membran RO) beroperasi dina prinsip inti ngalawan prosés osmotik alam. Ieu analisa jero ngeunaan mékanisme kerjana:

Perbandingan Fisik Osmosis Alam sareng Osmosis Balik

Fenomena Osmosis Alam nyaéta nalika aya bédana konsentrasi dina dua sisi mémbran semipermeabel (sapertos cai tawar sareng cai uyah), molekul cai sacara spontan bakal ngalir ti sisi konsentrasi handap ka sisi konsentrasi luhur dugi ka konsentrasi dina dua sisi saimbang. Dina titik ieu, tekanan dihasilkeun ku bédana jangkungna beungeut cair nyaéta tekanan osmotic.

Tekanan osmotik π tina larutan éncér nyaéta: π = iCRT (dimana i nyaéta jumlah ion anu dihasilkeun ku éléktrolisis molekul solute; C nyaéta konsentrasi molar solute; R nyaéta konstanta gas molar; T nyaéta suhu mutlak.)
Contona, tekanan osmotik cai laut saluhureun 28 bar, meryogikeun tekanan anu langkung ageung pikeun ngabalikeun aliran cai.

"High-Pressure Counter-Flow" of Reverse Osmosis nyaéta nerapkeun tekanan ka sisi saline (>tekanan osmotik) maksakeun molekul cai ngalir tibalik, ngahontal migrasi gradién konsentrasi sabalikna tina "cai asin → cai murni."

Salila osmosis sabalikna, laju osmotik pangleyur, nyaéta énergi aliran cairan N, nyaéta: N=Kh(Δp-Δπ) (dimana Kh nyaéta koéfisién perméabilitas hidrolik, anu rada ningkat ku suhu; Δp nyaéta bédana tekanan statik dina mémbran; Δπ nyaéta bédana tekanan osmotik dina mémbran).

Dina titik ieu: Dina sisi cai murni: Ngumpulkeun molekul cai nu ngaliwatan (permeate), Di sisi cai kentel: Nahan uyah, logam beurat, jeung najis séjén (konsentrasi).

Precision ekstrim tina Struktur mémbran

Struktur sandwich:

Lapisan dukungan: lawon non-anyaman (ketebalan ≈ 120 μm) - "pigura baja" anu tahan tekanan tinggi.

Lapisan porous: Bahan polysulfone (ukuran pori 0,01-0,1 μm) - "garis pertahanan kahiji" anu nyegat leutak, keusik, sareng karat.

Lapisan aktif: Film poliamida (ketebalan ≈ 200 nm) - "wasit molekular" anu leres, kalayan ukuran pori ukur 0,1-1 nm (≈ dua kali ukuran molekul cai).

Data babandingan:

Diaméter virus (0,02-0,3 μm) > Ukuran pori mémbran 3000 kali.

Ukuran baktéri (0,5-5 μm) > Ukuran pori mémbran 5000 kali.

Téori modél klasik

• Modél Solusi-Difusi

Asumsi Inti: Mémbran nyaéta struktur homogen tanpa pori, sareng solute sareng pangleyur ditransferkeun ngaliwatan disolusi kana bahan mémbran sareng difusi.

Prosés pangiriman:

Disolusi: Molekul cai jeung solutes adsorb dina beungeut mémbran jeung leyur kana bahan mémbran;
Difusi: Dina kakuatan panggerak tina gradién poténsi kimiawi (bédana tekanan), molekul cai preferentially diffuse ngaliwatan mémbran;

Desorption: Dileupaskeun salaku cai murni dina sisi séjén mémbran.

Éksprési matematik: Fluks cai Jw = A(ΔP − Dp), dimana A nyaéta koefisien perméabilitas mémbran, DP nyaéta tekanan anu diterapkeun, sareng Dp nyaéta bédana tekanan osmotik.

• Preferential Adsorption-Kapilér Aliran Modél

Anggapan inti: Beungeut mémbran boga saluran skala nano, nu preferentially adsorb molekul cai pikeun ngabentuk monolayer "cai kabeungkeut," bari solutes anu repelled.

Mékanisme pangiriman:

Adsorpsi selektif: Permukaan mémbran selektif nyerep molekul cai ngaliwatan beungkeut hidrogén (contona, oksigén karbonil dina selulosa asétat);

Angkutan saluran: Dina tekenan luhur, cai kabeungkeut ngaliwatan saluran ngaliwatan "ngaluncat beungkeut hidrogén," sedengkeun solutes dipikagaduh alatan ukuran pangaluaran.

Kinerja:

Laju tampikan uyah: 98% -99.9% (TDS

Laju panyabutan logam beurat:> 99,9% (timbal, arsén, jsb).

Faktor pangaruh konci

Tekanan Operasi
Kudu > solusi tekanan osmotik, ilaharna 60-80 bar pikeun aplikasi industri (desalinasi), sarta 2-4 bar pikeun pamakéan rumah tangga.

Suhu: 5-45 ℃ (suhu luhur ngabalukarkeun deformasi pori mémbran)

Kisaran pH: 4-11 (mémbran poliamida), 5-6 (mémbran selulosa asétat).

Jenis polutan

Skala anorganik (misalna CaCO₃): Merlukeun beberesih asam sitrat dina pH=2

Kontaminasi biologis (misalna, film baktéri): Diubaran ku sanitizer DBNPA.

Skenario Aplikasi sareng Pamilihan Tipe Mémbran

Desalinasi cai laut Mémbran komposit poliamida (TFC) Résistansi tekanan tinggi (＞60 bar), laju desalinasi 99%.

Purifikasi cai bumi Spiral mémbran komposit Operasi tekanan low (2-4 bar), hemat energi 30%.

Cai murni industri (chip éléktronik) Mémbran komposit tekanan ultra-rendah Produk résistansi cai 18 MΩ·cm.