What is a membrane in a RO plant?
Introduction to Reverse Osmosis Technology
Reverse Osmosis (RO) is a membrane-based separation technology that utilizes pressure as the driving force to remove dissolved solids, ions, and other impurities from water. By applying pressure greater than the osmotic pressure of the feed water, water molecules are forced through a semi-permeable membrane, while contaminants are rejected and concentrated in the brine stream. This process effectively reduces salinity, hardness, organic matter, and microorganisms, producing high-purity permeate water.
RO systems are widely used in seawater and brackish water desalination, industrial wastewater reuse, potable water purification, and various industrial processes requiring high-quality water. The performance and efficiency of RO depend on factors such as membrane material, feed water quality, operating pressure, and system design.
Under equilibrium conditions, the height difference between the two compartments corresponds to the osmotic pressure difference (typically denoted as π) of the solution at equilibrium concentration. Osmotic pressure is a function of the type and concentration of solutes in the solution. Generally, for every 100 ppm of total dissolved solids (TDS) concentration, the osmotic pressure π ranges from 0.04 to 0.075 bar.
π = nRT = MM RT
V
n = the amount of solute in molesR = the ideal gas constantT = temperature in KelvinV = the volume of the solutionMM = the molar mass of the solute
For example:A brackish water solution with a TDS of 1,500 ppm has an osmotic pressure of approximately 1.02 bar;A seawater solution with a TDS of 32,000 ppm has an osmotic pressure of approximately 21.8 bar.
Osmosis | Equilibrium | Reverse Osmosis
Natural OsmosisLow Solute Concentration → High Solute ConcentrationSemi-permeable Membrane
External Applied Pressure
Reverse Osmosis (RO) refers to the process where water flows in the opposite direction of natural osmosis—from a concentrated solution to a diluted one. This process must be driven by externally applied pressure. The reverse flow of water is hindered by three main factors: the osmotic pressure on both sides of the semi-permeable membrane, the internal resistance of the membrane itself, and the resistance caused by fouling on the membrane surface and within its pores during operation. Therefore, the pressure applied in reverse osmosis must significantly exceed the osmotic pressure difference of the solution.
For example:
In brackish water RO systems, the operating pressure is typically set at 15.5 bar (or higher), while the osmotic pressure difference of a 2,000 ppm brackish water solution is less than 2 bar.
For seawater with an osmotic pressure difference of approximately 22 bar (at 32,000 ppm), the applied operating pressure is usually around 55 bar.
1.2 Reverse Osmosis Membranes
The reverse osmosis system relies on reverse osmosis membranes (i.e., the semi-permeable membranes mentioned above) to achieve separation between solvents and solutes. These membranes allow the passage of solvents while rejecting other solutes. Currently, most reverse osmosis membranes feature a multi-layer composite polymer structure with polyamide as the separation layer. These membranes deliver excellent separation performance and long-term durability under conventional feed water conditions.
1.3 Key Performance Parameters
1. Recovery RateThe recovery rate refers to the percentage of feed water that is converted into permeate water. For example, a recovery rate of 75% means that for every 100 m³/d of feed water, the permeate water output is 75 m³/d.
For a single industrial reverse osmosis membrane element, the recovery rate in product performance testing typically ranges from 8% to 15%. For a full-scale reverse osmosis water treatment system, the recovery rate varies between 40% and 90%, depending on factors such as feed water characteristics (e.g., salt concentration, contaminants), system configuration, and operational conditions.
2. Rejection RateThe rejection rate defines the percentage of a specific solute retained by the reverse osmosis membrane after filtration relative to its concentration in the feed water.
Valence of Solutes: Solutes with higher valence exhibit higher rejection rates. For example, Ca²⁺ has a higher rejection rate than Na⁺.
Degree of Hydration: Ions with larger hydrated sizes achieve higher rejection rates. For instance, chloride ions (Cl⁻) are rejected more effectively than nitrate ions (NO³⁻).
Molecular Weight: Generally, solutes with higher molecular weights are rejected more efficiently than those with lower molecular weights.
Polarity of Solutes: Non-polar solutes typically show lower rejection rates. For example, benzene, despite its relatively high molecular weight, has a rejection rate of only about 25% due to its non-polar structure.
State of Solutes: Gaseous solutes are not rejected by reverse osmosis membranes. For instance, ammonia gas (NH₃) is not rejected, while ammonium ions (NH₄⁺) in low-pH solutions can be effectively retained.
Degree of Branching: Highly branched molecules exhibit higher rejection rates. For example, isopropanol has a higher rejection rate than n-propanol.
Other Factors: Additional influences include feed water conditions (e.g., pH, ionic strength, hardness) and membrane properties (e.g., surface charge characterized by zeta potential, hydrophilicity, and surface morphology).
The rejection performance of practical reverse osmosis membranes, especially nanofiltration membranes, depends on a combination of the above factors rather than any single variable. For more accurate data, product manuals and lab-scale simulation tests provide only preliminary reference information. We recommend users conduct pilot tests under actual field conditions to validate performance.
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Qual è il nuovo tipo di vettori biologici
Cosa sono i nuovi vettori biologici? Scopri i rivoluzionari biovettori PCG per un trattamento superiore delle acque reflue
Introduzione: Il futuro del trattamento delle acque reflue è qui
Nel mondo in evoluzione del trattamento delle acque reflue, i vettori biologici svolgono un ruolo fondamentale nei processi di biofilm, determinando efficienza, convenienza e sostenibilità ambientale. I vettori tradizionali, come i supporti in plastica o gli anelli in ceramica, spesso lottano con limitazioni come la scarsa adesione microbica, la bassa superficie e la breve durata. Entrano in scena i biovettori PCG (biovettori in gel composito polimerico) – un'innovazione rivoluzionaria di shanghai dubhe environmental protection&technology Co., Ltd., progettata per rivoluzionare il trattamento delle acque reflue con prestazioni senza pari.
Questo articolo esplora perché i biovettori PCG sono la soluzione di prossima generazione per le industrie, i comuni e i progetti ambientali che cercano maggiore efficienza, minore produzione di fanghi e prestazioni più durature.
Perché Biovettori PCG? La scienza dietro l'innovazione
1. Materiale e design superiori
I biovettori PCG sono realizzati con un gel composito polimerico altamente idrofilo, ispirato alla tecnologia giapponese e perfezionato in oltre un decennio di ricerca e sviluppo. Le caratteristiche principali includono:
Struttura porosa a livello di micron (≥10.000 m²/m³ di superficie) – Massimizza l'adesione microbica.
Porosità del 98% – Assicura una diffusione ottimale di ossigeno e nutrienti.
Texture morbida e non abrasiva – Protegge le apparecchiature resistendo all'usura.
A differenza dei vettori convenzionali, l'esclusiva matrice in gel di PCG attrae naturalmente batteri benefici, accelerando la formazione del biofilm in soli 3-7 giorni – 50% più velocemente rispetto ai supporti tradizionali.
2. Prestazioni senza pari nel trattamento delle acque reflue
I biovettori PCG eccellono nella rimozione di azoto ammoniacale (NH3-N), azoto totale (TN) e COD, rendendoli ideali per:
Impianti di trattamento delle acque reflue municipali (conformi agli standard rigorosi di Classe IV, ad esempio, TN
Prospettive di applicazione di nuove tecnologie per diffusori a bolla
Un diffusore di bolle è un dispositivo ampiamente utilizzato nell'industria e nella ricerca scientifica per introdurre gas in liquidi e generare bolle allo scopo di mescolare, mescolare e reagire.un nuovo tipo di diffusore di bolle ha attirato ampia attenzione sul mercato, che presenta una serie di vantaggi e caratteristiche e presenta un potenziale di applicazione unico in determinati settori.
In primo luogo, il diffusore a bolla è progettato con strutture e materiali innovativi, che lo rendono più compatto, più leggero e più facile da spostare e usare rispetto ai diffusori a bolla tradizionali.È anche realizzato con materiali speciali resistenti alla corrosione e alla temperatura, che gli consente di operare in modo stabile in una varietà di ambienti difficili, soddisfacendo così le esigenze di diversi settori e settori.
Applicazione:
Trattamento dell'acqua: nei processi di trattamento dell'acqua vengono utilizzati diffusori a bolla per iniettare aria o ossigeno nell'acqua per aumentarne il contenuto.Questo contribuisce a migliorare le condizioni di crescita degli organismi nell'acqua, come nell'allevamento in stagno, negli acquari e nel trattamento delle acque reflue.
Trattamento delle acque reflue: nel processo di trattamento delle acque reflue, i diffusori a bolla contribuiscono ad accelerare la decomposizione delle sostanze organiche da parte dei batteri, purificando così l'acqua.
Campo medico: nelle attrezzature mediche, i diffusori a bolla possono essere utilizzati in vari trattamenti, come l'ossigenoterapia, la terapia respiratoria, ecc., per fornire ai pazienti ossigeno extra.
Biotecnologia e laboratori: nei laboratori, i diffusori a bolla sono spesso utilizzati per mescolare e mescolare campioni per facilitare le reazioni biologiche o chimiche.
La nascita del gel composito polimerico-nuova tecnologia di bio-riempitivo
Per risolvere:
1. il vettore viene applicato principalmente con il metodo di ossidazione a contatto, il vettore tradizionale ha una scarsa idrofilicità e un basso rendimento di dissoluzione dell'ossigeno;
2. la piccola superficie specifica dei vettori tradizionali, la piccola quantità di attaccamento dei microrganismi e la scarsa capacità di trattamento;
3- ridurre lo scarico di fanghi e l'inquinamento ambientale;
4. Strato di corrosione dell'attrezzatura tradizionale MBBR con portatore appeso, riducendo la durata di funzionamento delle attrezzature di trattamento delle acque reflue; l'uso di detriti di usura che causano danni alle pompe e ai ventilatori.
PCG-A nuova tecnologia di bio-riempitivo funziona meglio di MBBR.
Il PCG è una sorta di prodotto biotrasportatore per il trattamento delle acque basato su materiale polimerico idrofilico, ispirato al design del Giappone,e ha fatto riferimento all'esperienza di applicazione del Giappone di circa 20 anniIl nostro team di ricerca e sviluppo ha lavorato sul biotrasportatore morbido dal 2010.Nel 2010, il nostro team di ricerca e sviluppo ha iniziato a sviluppare il biotrasportatore morbido, e dopo 6 anni di progettazione e sviluppo, abbiamo finalmente selezionato il PCG come biotrasportatore morbido con alta idrofilicità e biofilicità.Dopo 6 anni di progettazione e sviluppo, abbiamo finalmente scelto un nuovo materiale ad alto peso molecolare con elevata idrofilicità, biophilicità, anti-abrasione,aerazione e area superficiale specifica forte come substrato del biocarrier, che è stato lanciato nel 2016.Dopo 5 anni di test su piccole e medie dimensioni, sarà finalmente messo in produzione su larga scala nel 2020.Il PCG è in testa ai prodotti simili in CinaE la nostra tecnologia ora è la più recente della sesta generazione.
Vantaggi rispetto alle tecnologie tradizionali:
eccellente resistenza meccanica (resistenza all'usura);Effetto sinergico, incorporando la tecnologia del biogel, per promuovere la crescita e l'attività biologica della flora batterica vantaggiosa immobilizzata;Reazione di nitrificazione potenziata;Capacità di assorbimento altamente efficiente;Rimozione simultanea di sostanze organiche specifiche (ad esempio composti aromatici tossici);
Test di idrofilicità vs. idrofobicità, assorbente olio vs. non assorbente olio confrontando MBBR e spugna ordinaria.
Applicazione: trattamento delle acque reflue:Campo medico:Biotecnologie e laboratori:Bevande e trasformazione alimentare:
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