Как осмотична система за пречистване на вода премахва разтворените твърди вещества?

За да се получи чиста и безопасна вода за много промишлени и бизнес цели, система за пречистване на вода чрез осмоза е много добър начин да се отървете от разтворените твърди вещества във водата. В тази усъвършенствана технология се използва полупропусклив екран за отделяне на водните молекули от замърсителите. Повечето от разтворените твърди вещества изчезват след това. За да се преодолее естественото осмотично налягане по време на процеса, се използва налягане. По-големите частици, йони и други примеси се изтласкват зад... мембрана докато водните молекули преминават през тях. В крайна сметка това прави чиста вода, която може да се използва за много неща, от приготвяне на храна и напитки до производство на лекарства и електроника.

Механизъм на отхвърляне на разтворените вещества от RO мембрани

Сърцето на ан система за пречистване на вода чрез осмоза се крие в мембраните за обратна осмоза (RO). Тези сложни мембрани са проектирани с микроскопични пори, които позволяват на водните молекули да преминават, като същевременно блокират по-големите частици и разтворените твърди вещества. Механизмът на отхвърляне включва няколко фактора:

Изключване на размера

Най-ясният аспект на отхвърлянето на разтворените вещества е изключването на размера. Повечето ro мембранаимат отвори с размер между 0.1 и 1 нанометър, което е много по-малко от повечето разтворени твърди вещества и патогени. По-големите молекули и йони не могат да преминат през мембраната поради тази физическа бариера.

Отблъскване на заряда

Полезно е, че много RO мембрани са отрицателно заредени, защото те отблъскват отрицателно заредените йони, които се намират във водата, като хлорид, сулфат и нитрат. Мембраната може да отхвърля по-добре разтворените твърди вещества поради това отблъскване на заряда, дори ако твърдите вещества са по-малки от порите на мембраната.

Контрол на дифузията

Скоростта, с която водните молекули преминават през мембраната, е много по-висока от тази на разтворените твърди вещества. Тази разлика в скоростите на дифузия допринася за общата ефективност на процеса на отхвърляне на разтворените вещества, което позволява производството на висококачествен пермеат.

Каква роля играе приложеното налягане при отстраняването на разтворените вещества?

Приложеното налягане е жизненоважен фактор в работата на система за пречистване на вода чрез осмоза. То изпълнява няколко важни функции в процеса на отстраняване на разтворените вещества:

Преодоляване на осмотичното налягане

Естествено, водата е склонна да се движи от област с ниска концентрация на разтворени вещества към област с висока концентрация на разтворени вещества, процес, известен като осмоза. инсталация за обратна осмоза, приложеното налягане се използва за преодоляване на това естествено осмотично налягане, принуждавайки водата да преминава в обратна посока през полупропускливата мембрана.

Повишаване на дебита

Дебитът е количеството вода, което преминава през мембраната на единица площ за единица време. Той е пряко свързан с използваното налягане. По-високото налягане обикновено води до по-висок дебит, което увеличава общата ефективност и производителност на системата.

Подобряване на ефективността на отхвърлянето

С увеличаване на приложеното налягане се подобрява и ефективността на отхвърляне на мембраната. Това е така, защото по-високото налягане спомага за поддържане на целостта на мембранната структура и подобрява способността ѝ да блокира разтворени твърди вещества.

Оптимизиране на потреблението на енергия

Въпреки че по-високото налягане може да подобри ефективността, то също така увеличава консумацията на енергия. Съвременните конструкции на инсталации за BWRO се стремят да оптимизират приложеното налягане, за да постигнат най-добрия баланс между ефективността на отстраняване на разтворените вещества и потреблението на енергия.

Мембранни материали: TFC, CA и фактори за избор

Изборът на мембранен материал играе основна роля в производителността и ефективността на системата за пречистване на вода чрез осмоза. Два основни вида мембранни материали се използват широко в RO системите:

Тънкослойни композитни (TFC) мембрани

TFC мембраните са най-широко използваните в съвременните RO системи, включително BWRO инсталации, поради по-добрите им експлоатационни характеристики:

• Висок процент на отхвърляне на сол (до 99.5%)
• Отлична химическа стабилност
• Устойчивост на бактериално замърсяване
• Широк диапазон от нива на pH
• По-високи скорости на потока от CA мембраните

TFC мембраните са съставени от няколко слоя, като например полиестерен поддържащ слой, микропорест полисулфонов слой и ултратънък полиамиден бариерен слой. Тази сложна структура позволява постигането на най-добри характеристики и издръжливост.

Целулозно-ацетатни (CA) мембрани

Макар и по-малко популярни в съвременните системи, CA мембраните все още намират приложение в специфични сценарии: По-висока устойчивост на хлор в сравнение с TFC мембраните

По-ниска цена

По-гладка повърхност, евентуално намаляване на замърсяването в някои приложения
Въпреки това, CA мембраните са склонни да отхвърлят по-малко соли и се разграждат по-лесно от вода, което ограничава диапазона им на pH и скъсява общия им живот.

Неща, които влияят на избора

Селективността на RO мембраните зависи от различни фактори:

• Размер и разпределение на порите
• Повърхностен заряд на мембраната
• Баланс на хидрофилност и хидрофобност
• Дебелина на мембраната
• Работни фактори (налягане, температура, pH)

Тези неща влияят на това колко добре мембраната може да отхвърля определени йони и молекули. Това означава, че RO системите могат да бъдат променяни, за да отговарят на различните нужди от пречистване на водата.

Заключение

Филтрационните системи, които използват осмоза, особено тези, които използват обратна осмоза, са мощни и добри в отстраняването на твърди частици, смесени с вода. Използвайки идеите за изключване по размер, отблъскване на заряда и контролирана дифузия, тези системи могат да произвеждат качествена вода, която може да се използва в много бизнес и промишлени условия. Комбинацията от авангардни мембранни материали, внимателно подбрани работни условия и добре обмислен дизайн на системата прави възможно много добро отстраняване на разтворените вещества, като същевременно се поддържат ниски разходи за енергия и ниски оперативни разходи.

Тъй като стандартите за качество на водата стават по-строги във все повече бизнеси, системите за пречистване на вода чрез осмоза стават все по-важни. Тези системи осигуряват гъвкав и надежден начин за справяне с проблемите с пречистването на водата, от осигуряване на чистота на питейната вода до отговаряне на строгите изисквания за производство на фармацевтични продукти и полупроводници.

Често задавани въпроси

В1: Какъв е средният живот на RO мембраните в система за пречистване на вода с осмоза?

A: Животът на RO мембраните зависи от неща като качеството на водата, колко добре се поддържа системата и как се използва. Добрите мембрани в системи, за които се полагат добри грижи, могат да издържат средно между 3 и 5 години. Някои мембрани обаче могат да издържат до 7–10 години, ако се полагат добри грижи и се използват при най-добрите обстоятелства.

В2: Как времето влияе върху работата на инсталация за обратна осмоза?

A: Температурата има голямо влияние върху това колко добре работи RO системата. Обикновено по-високите температури увеличават водния поток през мембраната, което евентуално подобрява производителността на системата. Но високите температури могат също така да направят отстраняването на сол по-малко ефективно и да ускорят разрушаването на мембраната. Повечето RO системи са проектирани да работят най-добре между 20°C и 30°C (68°F и 86°F), но могат да бъдат настроени да работят при температури по-високи или по-ниски от тези.

В3: Може ли инсталация за BWRO да се отърве от всички видове твърди вещества, които се топят във вода?

A: Инсталациите BWRO са много добри в отстраняването на много видове разтворени твърди вещества, но може да не премахнат цялото замърсяване. В повечето случаи процентът на отказ за разтворени твърди вещества е между 95 и 99.5%. Има вероятност някои много малки молекули или частици без заряд да преминат през бариерата. За приложения, които изискват много висока чистота, може да са необходими допълнителни стъпки на обработка, като електродейонизация (EDI) или йонен обмен със смесен слой, след RO процеса.

Качествени осмотични системи за пречистване на вода | Моруи

Ние от Guangdong Morui Environmental Technology Co., Ltd... знаят колко е важно за вашия бизнес да има добре работещи и надеждни системи за пречистване на вода. Нашите авангардни системи за пречистване на вода чрез осмоза са създадени, за да отговорят на нуждите на широк спектър от индустрии, от тези, които произвеждат храни и напитки, до тези, които произвеждат лекарства и електроника.

Тъй като сме ангажирани с иновациите и имаме богат опит с технологиите за пречистване на вода, можем да предложим персонализирани решения, които работят много добре и са на добра цена. Нашият екип Професионални инженери и техници работят в тясно сътрудничество с вас, за да създадат и настроят най-добрата система за пречистване на вода за вашите нужди.

Не позволявайте проблеми с качеството на водата да спрат работата ви. Свържете се с нас веднага на benson@guangdongmorui.com за да научите повече за нашите напреднали системи за пречистване на вода чрез осмоза и как можем да ви помогнем да подобрите процесите си на пречистване на вода. Нека Гуандун Моруи бъде ваш надежден партньор за подобряване на качеството на водата ви и ефективността на вашите операции.

Източници

1. Написано е от Greenlee, LF, Lawler, DF, Freeman, BD, Marrot, B., и Moulin, P. Източници на вода, технологии и проблеми при обезсоляването с обратна осмоза днес. Research in Water, 43(9), 2317–2348.

2. Те са Lee, KP, Arnot, TC и Mattia, D. (2011). Анализ на материалите за мембрани за обратна осмоза, използвани за обезсоляване, включително постигнатия досега напредък и какво може да се случи в бъдеще. 370(1), 1–22 в Journal of Membrane Science.

3. Малаеб, Л. и Аюб, Г. М. (2011). Технология за обратна осмоза за пречистване на вода: Преглед на най-съвременните технологии. Обезсоляване, 267(1), 1–8.

4. Авторите са Fritzmann, C., Löwenberg, J., Wintgens, T. и Melin, T. (2007). Съвременни технологии за обезсоляване чрез обратна осмоза. Desalination, 216(1-3), 1-76.

5. Елимелех, М. и Филип, Вашингтон (2011). Бъдещето на обезсоляването на морска вода: Енергия, технологии и околна среда. Science, 333(6043), 712-717.

6. Ghaffour, N., Missimer, TM, & Amy, GL (2013). Технически преглед и оценка на икономиката на обезсоляването на вода: Настоящи и бъдещи предизвикателства за по-добра устойчивост на водоснабдяването. Desalination, 309, 197-207.