I. Įvadas į atvirkštinės osmoso membraną
Ro reiškiaAtvirkštinė osmoso membrana. Paprastai vanduo teka iš mažos koncentracijos iki didelės koncentracijos. Tačiau esant slėgiui srautas keičia didelę koncentraciją iki mažos koncentracijos. Tai vadinama atvirkštinės osmoso principu.
Ro membranų porų dydis yra apie 0. 000 1 mikronų-1\/5000 bakterijų ar virusų dydžio-taigi, tai leidžia praeiti tik vandens molekules ir keletą naudingų mineralinių jonų. Kitos priemaišos ir sunkieji metalai išleidžiami per nuotekų lizdą. RO membranos yra plačiai naudojamos jūros vandens gėlinimo ir kosminių nuotekų perdirbime, todėl dažnai vadinamos aukštųjų technologijų dirbtiniais inkstais.
RO membranos yra sintetinės pusiau pralaidi membranos, skirtos imituoti biologines membranas. Jie paprastai gaminami iš polimerų medžiagų, tokių kaip celiuliozės acetatas, aromatinis polihidrazidas ar aromatinis poliamidas. Poros ant membranos paviršiaus paprastai svyruoja nuo 0. 5–10 nm, o jų pralaidumas priklauso nuo membranos cheminės struktūros. Kai kurios medžiagos gerai atmeta druskas, tačiau turi lėtesnį vandens pralaidumą, o kitos, turinčios daugiau hidrofilinių grupių, leidžia greičiau srautą.
1. Atvirkštinės osmoso principas
Norėdami suprasti RO, pirmiausia turime žinoti, kas yra „osmosas“: kai du tirpalai, turintys skirtingą druskos koncentraciją, yra atskirti pusiau pralaidi membrana, vanduo natūraliai teka iš šono, o mažesnė druskos koncentracija į šoną, didesnė druskos koncentracija. Pačios druskos nepraeina. Šis procesas tęsiasi tol, kol pasiekiama pusiausvyra ir jį lemia osmosinis slėgis.
Jei slėgis didesnis nei osmosinis slėgis, taikomas didelio druskingumo pusei, vandens srautas gali būti atvirkštinis, tai yra atvirkštinė osmosas. Tokiu būdu vandens molekulės yra priverstos per membraną į kitą pusę, paliekant druskas ir priemaišas, veiksmingai išvalydami vandenį.
2. RO technologijos kilmė
Šeštajame dešimtmetyje amerikiečių mokslininkas dr. S. Sourirajanas atrado ploną membraną žuvėdros kūne, kuri galėtų atskirti gėlavandenį nuo jūros vandens paukščio kūno viduje, naudodamas slėgį. Ši koncepcija padėjo RO teorijos pagrindą.
1953 m. Floridos universitetas pritaikė šią technologiją gėlinimo įrangai. 1960 m. JAV vyriausybė finansavo UCLA medicinos mokyklos tyrimus, kuriems vadovavo dr. Sidney Lode ir Dr. Sourirajan, kad sukurtų RO membranas kosmoso programoms. Tikslas buvo sumažinti poreikį pernešti didelius vandens kiekius į kosmosą. Laikui bėgant įsitraukė daugiau tyrėjų, labai padidindami RO membranos technologijos kokybę ir kiekį ir išsprendžiant pagrindinius vandens valymo iššūkius žmonijai.
Ii. Įvadas į ultrafiltracijos membraną
Ultrafiltracijos (UF) membranose yra vienodų porų dydžių, pradedant nuo {{0}} 001 iki 0,02 mikronų. Esant slėgiui, šios membranos filtruoja molekules didesnes nei porų dydis, efektyviai atskirti daleles, kurių molekulinio svorio svoris yra didesnis nei 500 dalonų ar dydžių, didesnių kaip 10 nm. UF membranos buvo viena iš pirmųjų polimerų atskyrimo membranų, sukurtų ir buvo naudojamos pramoniškai nuo septintojo dešimtmečio.
UF filtravimas priklauso nuo slėgio skirtumų, kad atskirtų tirpias medžiagas ir koncentruotų medžiagas. Šios membranos paprastai gaminamos iš celiuliozės acetato ar panašių polimerų medžiagų. Jie ypač naudingi norint atskirti koloidines suspensijas, kurias sunku susitvarkyti su kitais metodais. UF membranos programos ir toliau plečiasi.
Slėgį skatinanti membranos filtracija apima tris pagrindinius tipus:
Mikrofiltracija (MF): 0.02–10 μm
Ultrafiltracija (UF): 0.001–0.02 μm
Atvirkštinė osmozė (RO): 0.0001–0.001 μm
Iii. RO membranų bruožai
Aukštas gėlinimo lygis net esant dideliam srautui
Stiprus mechaninis stiprumas ir ilgas tarnavimo laikas
Efektyvus našumas esant mažam veikimo slėgiui
Atsparus cheminėms ir biocheminėms reakcijoms
Minimalus pH, temperatūros ir kitų veiksnių poveikis
Lengvai gaunamos žaliavos, paprasta gamyba ir maža kaina
Iv. UF membranų ypatybės
UF proceso metu nėra fazių pokyčių; Stabilus veikimas kambario temperatūroje
Kompaktiškos įrangos dizainas, mažas pėdsakas ir lengvai valdomas
Paprastas atskyrimo procesas, turintis aukštą automatizavimo lygį
Galima atskirti medžiagas pagal molekulinę masę
Platus prisitaikymas prie skirtingų vandens savybių ir daugybė programų
V. Ro membranų taikymas
RO membranos naudojamos įvairiose pramonės šakose, įskaitant:
Energijos generavimas
Naftos chemija
Plieno gamyba
Elektronika
Farmacijos produktai
Maistas ir gėrimas
Komunalinio vandens valymas ir aplinkos apsauga
Jie vaidina pagrindinius vaidmenis:
Giriantis jūros ir sūrus vanduo
Katilo tiekimo vanduo
Pramoninio gryno vandens ir ypač plautinio vandens kūrimas elektronikai
Geriamojo vandens gaminimas
Nuotekų valymas
Specializuoti atskyrimo ir gryninimo procesai
