غشا در یک گیاه RO چیست؟

اسمز | تعادل | اسمز معکوس

اسمز طبیعی
غلظت کم ماده حل شده → غلظت زیاد ماده حل شده
غشای نیمه تراوا

فشار خارجی اعمال شده

اسمز معکوس (RO) به فرآیندی اشاره دارد که در آن آب در جهت مخالف اسمز طبیعی - از یک محلول غلیظ به یک محلول رقیق - جریان می یابد. این فرآیند باید توسط فشار خارجی اعمال شده هدایت شود. جریان معکوس آب توسط سه عامل اصلی مانع می شود: فشار اسمزی در هر دو طرف غشای نیمه تراوا، مقاومت داخلی خود غشا و مقاومت ناشی از گرفتگی سطح غشا و داخل منافذ آن در حین کار. بنابراین، فشاری که در اسمز معکوس اعمال می شود باید به طور قابل توجهی از اختلاف فشار اسمزی محلول بیشتر باشد.

به عنوان مثال:

• در سیستم های RO آب شور، فشار عملیاتی معمولاً روی 15.5 بار (یا بالاتر) تنظیم می شود، در حالی که اختلاف فشار اسمزی یک محلول آب شور 2000 ppm کمتر از 2 بار است.

• برای آب دریا با اختلاف فشار اسمزی تقریباً 22 بار (در 32000 ppm)، فشار عملیاتی اعمال شده معمولاً حدود 55 بار است.

• 1.2 غشاهای اسمز معکوس

  سیستم اسمز معکوس برای دستیابی به جداسازی بین حلال ها و مواد حل شده به غشاهای اسمز معکوس (یعنی غشاهای نیمه تراوای ذکر شده در بالا) متکی است. این غشاها اجازه عبور حلال ها را می دهند در حالی که سایر مواد حل شده را دفع می کنند. در حال حاضر، اکثر غشاهای اسمز معکوس دارای یک ساختار پلیمری کامپوزیت چند لایه با پلی آمید به عنوان لایه جداسازی هستند. این غشاها عملکرد جداسازی عالی و دوام طولانی مدت را در شرایط آب خوراک معمولی ارائه می دهند.

  1.3 پارامترهای کلیدی عملکرد

  1. نرخ بازیابی
  نرخ بازیابی به درصد آب خوراکی اشاره دارد که به آب نفوذی تبدیل می شود. به عنوان مثال، نرخ بازیابی 75٪ به این معنی است که به ازای هر 100 متر مکعب در روز آب خوراک، خروجی آب نفوذی 75 متر مکعب در روز است.

• برای یک عنصر غشای اسمز معکوس صنعتی منفرد، نرخ بازیابی در آزمایش عملکرد محصول معمولاً از 8٪ تا 15٪ متغیر است. برای یک سیستم تصفیه آب اسمز معکوس در مقیاس کامل، نرخ بازیابی بین 40٪ تا 90٪ متغیر است، که به عواملی مانند ویژگی های آب خوراک (به عنوان مثال، غلظت نمک، آلاینده ها)، پیکربندی سیستم و شرایط عملیاتی بستگی دارد.
• 2. نرخ دفع
  نرخ دفع درصد یک ماده حل شده خاص را که توسط غشای اسمز معکوس پس از فیلتراسیون نسبت به غلظت آن در آب خوراک حفظ می شود، تعریف می کند.

• • ظرفیت مواد حل شده: مواد حل شده با ظرفیت بالاتر، نرخ دفع بالاتری را نشان می دهند. به عنوان مثال، Ca²⁺ نرخ دفع بالاتری نسبت به Na⁺ دارد.

  • درجه هیدراتاسیون: یون هایی با اندازه های هیدراته بزرگتر، نرخ دفع بالاتری را به دست می آورند. به عنوان مثال، یون های کلرید (Cl⁻) به طور موثرتری نسبت به یون های نیترات (NO³⁻) دفع می شوند.

  • وزن مولکولی: به طور کلی، مواد حل شده با وزن مولکولی بالاتر، کارآمدتر از مواد حل شده با وزن مولکولی کمتر دفع می شوند.

  • قطبیت مواد حل شده: مواد حل شده غیر قطبی معمولاً نرخ دفع کمتری را نشان می دهند. به عنوان مثال، بنزن، با وجود وزن مولکولی نسبتاً بالا، تنها حدود 25٪ نرخ دفع دارد که به دلیل ساختار غیر قطبی آن است.

  • حالت مواد حل شده: مواد حل شده گازی توسط غشاهای اسمز معکوس دفع نمی شوند. به عنوان مثال، گاز آمونیاک (NH₃) دفع نمی شود، در حالی که یون های آمونیوم (NH₄⁺) در محلول های با pH کم می توانند به طور موثر حفظ شوند.

  • درجه انشعاب: مولکول های بسیار منشعب، نرخ دفع بالاتری را نشان می دهند. به عنوان مثال، ایزوپروپانول نرخ دفع بالاتری نسبت به n-پروپانول دارد.

  • سایر عوامل: تأثیرات اضافی شامل شرایط آب خوراک (به عنوان مثال، pH، قدرت یونی، سختی) و خواص غشا (به عنوان مثال، بار سطحی که توسط پتانسیل زتا، آب دوستی و مورفولوژی سطح مشخص می شود) است.

  عملکرد دفع غشاهای اسمز معکوس عملی، به ویژه غشاهای نانوفیلتراسیون، به ترکیبی از عوامل فوق و نه یک متغیر واحد بستگی دارد. برای داده های دقیق تر، دفترچه های راهنما و آزمایش های شبیه سازی در مقیاس آزمایشگاهی فقط اطلاعات مرجع اولیه را ارائه می دهند. ما به کاربران توصیه می کنیم آزمایش های آزمایشی را تحت شرایط میدانی واقعی برای تأیید عملکرد انجام دهند.