Cos'è una membrana in un impianto ad osmosi inversa?
Introduzione alla Tecnologia dell'Osmosi Inversa
L'osmosi inversa (OI) è una tecnologia di separazione basata su membrana che utilizza la pressione come forza trainante per rimuovere solidi disciolti, ioni e altre impurità dall'acqua. Applicando una pressione superiore alla pressione osmotica dell'acqua di alimentazione, le molecole d'acqua vengono forzate attraverso una membrana semipermeabile, mentre i contaminanti vengono respinti e concentrati nel flusso di salamoia. Questo processo riduce efficacemente la salinità, la durezza, la materia organica e i microrganismi, producendo acqua permeata di elevata purezza.
I sistemi a osmosi inversa sono ampiamente utilizzati nella desalinizzazione dell'acqua di mare e salmastra, nel riutilizzo delle acque reflue industriali, nella purificazione dell'acqua potabile e in vari processi industriali che richiedono acqua di alta qualità. Le prestazioni e l'efficienza dell'OI dipendono da fattori quali il materiale della membrana, la qualità dell'acqua di alimentazione, la pressione di esercizio e la progettazione del sistema.
In condizioni di equilibrio, la differenza di altezza tra i due compartimenti corrisponde alla differenza di pressione osmotica (tipicamente indicata come π) della soluzione alla concentrazione di equilibrio. La pressione osmotica è una funzione del tipo e della concentrazione dei soluti nella soluzione. Generalmente, per ogni 100 ppm di concentrazione di solidi totali disciolti (TDS), la pressione osmotica π varia da 0,04 a 0,075 bar.
π = nRT = MM RT
V
n = la quantità di soluto in moliR = la costante dei gas idealiT = temperatura in KelvinV = il volume della soluzioneMM = la massa molare del soluto
Per esempio:Una soluzione di acqua salmastra con un TDS di 1.500 ppm ha una pressione osmotica di circa 1,02 bar;Una soluzione di acqua di mare con un TDS di 32.000 ppm ha una pressione osmotica di circa 21,8 bar.
Osmosi | Equilibrio | Osmosi Inversa
Osmosi NaturaleBassa Concentrazione di Soluto → Alta Concentrazione di SolutoMembrana Semipermeabile
Pressione Esterna Applicata
L'osmosi inversa (OI) si riferisce al processo in cui l'acqua scorre nella direzione opposta all'osmosi naturale, da una soluzione concentrata a una diluita. Questo processo deve essere guidato dalla pressione applicata esternamente. Il flusso inverso dell'acqua è ostacolato da tre fattori principali: la pressione osmotica su entrambi i lati della membrana semipermeabile, la resistenza interna della membrana stessa e la resistenza causata dall'incrostazione sulla superficie della membrana e all'interno dei suoi pori durante il funzionamento. Pertanto, la pressione applicata nell'osmosi inversa deve superare significativamente la differenza di pressione osmotica della soluzione.
Per esempio:
Nei sistemi OI ad acqua salmastra, la pressione di esercizio è tipicamente impostata a 15,5 bar (o superiore), mentre la differenza di pressione osmotica di una soluzione di acqua salmastra a 2.000 ppm è inferiore a 2 bar.
Per l'acqua di mare con una differenza di pressione osmotica di circa 22 bar (a 32.000 ppm), la pressione di esercizio applicata è solitamente di circa 55 bar.
1.2 Membrane a Osmosi Inversa
Il sistema a osmosi inversa si basa su membrane a osmosi inversa (ovvero le membrane semipermeabili sopra menzionate) per ottenere la separazione tra solventi e soluti. Queste membrane consentono il passaggio di solventi respingendo altri soluti. Attualmente, la maggior parte delle membrane a osmosi inversa presenta una struttura polimerica composita multistrato con poliammide come strato di separazione. Queste membrane offrono eccellenti prestazioni di separazione e durata a lungo termine in condizioni convenzionali di acqua di alimentazione.
1.3 Parametri Chiave di Prestazione
1. Tasso di RecuperoIl tasso di recupero si riferisce alla percentuale di acqua di alimentazione che viene convertita in acqua permeata. Ad esempio, un tasso di recupero del 75% significa che per ogni 100 m³/d di acqua di alimentazione, l'uscita di acqua permeata è di 75 m³/d.
Per un singolo elemento di membrana a osmosi inversa industriale, il tasso di recupero nei test di prestazione del prodotto varia tipicamente dall'8% al 15%. Per un sistema di trattamento dell'acqua a osmosi inversa su larga scala, il tasso di recupero varia tra il 40% e il 90%, a seconda di fattori quali le caratteristiche dell'acqua di alimentazione (ad esempio, concentrazione di sale, contaminanti), la configurazione del sistema e le condizioni operative.
2. Tasso di ReiezioneIl tasso di reiezione definisce la percentuale di un soluto specifico trattenuto dalla membrana a osmosi inversa dopo la filtrazione rispetto alla sua concentrazione nell'acqua di alimentazione.
Valenza dei Soluti: I soluti con valenza più alta mostrano tassi di reiezione più elevati. Ad esempio, Ca²⁺ ha un tasso di reiezione più elevato rispetto a Na⁺.
Grado di Idratazione: Gli ioni con dimensioni idratate maggiori raggiungono tassi di reiezione più elevati. Ad esempio, gli ioni cloruro (Cl⁻) vengono respinti in modo più efficace rispetto agli ioni nitrato (NO³⁻).
Peso Molecolare: Generalmente, i soluti con pesi molecolari più elevati vengono respinti in modo più efficiente rispetto a quelli con pesi molecolari inferiori.
Polarità dei Soluti: I soluti non polari mostrano tipicamente tassi di reiezione inferiori. Ad esempio, il benzene, nonostante il suo peso molecolare relativamente elevato, ha un tasso di reiezione di solo circa il 25% a causa della sua struttura non polare.
Stato dei Soluti: I soluti gassosi non vengono respinti dalle membrane a osmosi inversa. Ad esempio, il gas ammoniaca (NH₃) non viene respinto, mentre gli ioni ammonio (NH₄⁺) in soluzioni a basso pH possono essere efficacemente trattenuti.
Grado di Ramificazione: Le molecole altamente ramificate mostrano tassi di reiezione più elevati. Ad esempio, l'isopropanolo ha un tasso di reiezione più elevato rispetto all'n-propanolo.
Altri Fattori: Ulteriori influenze includono le condizioni dell'acqua di alimentazione (ad esempio, pH, forza ionica, durezza) e le proprietà della membrana (ad esempio, carica superficiale caratterizzata dal potenziale zeta, idrofilia e morfologia della superficie).
Le prestazioni di reiezione delle membrane a osmosi inversa pratiche, in particolare le membrane di nanofiltrazione, dipendono da una combinazione dei fattori sopra indicati piuttosto che da una singola variabile. Per dati più accurati, i manuali dei prodotti e i test di simulazione su scala di laboratorio forniscono solo informazioni di riferimento preliminari. Si consiglia agli utenti di condurre test pilota in condizioni reali sul campo per convalidare le prestazioni.
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Shanghai DUBHE: impegnata per il tuo successo e per un'acqua più pulita"In DUBHE, la nostra filosofia fondamentale è servire i nostri clienti superando le aspettative", afferma la dirigenza dell'azienda. "Innoviamo continuamente i nostri dispositivi di aerazione, i sistemi di disidratazione dei fanghi e i bio-filtri, ma crediamo che una tecnologia eccezionale debba essere abbinata a un servizio impareggiabile. Poniamo queste domande perché viviamo le risposte, garantendo che i nostri partner in Russia, Filippine, Indonesia, Malesia e a livello globale abbiano un partner per il trattamento delle acque reflue affidabile, reattivo e veramente solidale."
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: