I. Ievads reversā osmozes membrānā
RO apzīmēReversā osmozes membrānaApvidū Parasti ūdens plūst no zemas koncentrācijas līdz augstai koncentrācijai. Tomēr zem spiediena plūsma mainās no augstas koncentrācijas līdz zemai koncentrācijai. To sauc par reversās osmozes principu.
RO membrānu poru izmērs ir aptuveni 0. 000 1 mikroni-apkārt 1/5000 ir baktēriju vai vīrusu lielums, tāpēc tas ļauj iziet tikai ūdens molekulas un dažus labvēlīgus minerālu jonus. Citi piemaisījumi un smagie metāli tiek izvadīti caur notekūdeņu kontaktligzdu. RO membrānas plaši izmanto jūras ūdens atsāļš un kosmosa notekūdeņu pārstrādē, un tāpēc tās bieži sauc par augsto tehnoloģiju mākslīgajām nierēm.
RO membrānas ir sintētiskas daļēji caurlaidīgas membrānas, kas paredzētas bioloģisko membrānu atdarināšanai. Tie parasti ir izgatavoti no polimēru materiāliem, piemēram, celulozes acetāta, aromātiska polihidrazīda vai aromātiska poliamīda. Poras uz membrānas virsmas parasti svārstās no 0. 5 līdz 10 nm, un to caurlaidība ir atkarīga no membrānas ķīmiskās struktūras. Daži materiāli labi noraida sāļus, bet tiem ir lēnāka ūdens caurlaidība, savukārt citi ar vairāk hidrofilām grupām ļauj ātrāk plūst ūdenim.
1. reversās osmozes princips
Lai saprastu RO, mums vispirms jāzina, kas ir "osmoze": kad divus šķīdumus ar atšķirīgu sāls koncentrāciju atdala daļēji caurlaidīga membrāna, ūdens dabiski plūst no sāniem ar zemāku sāls koncentrāciju uz sāniem ar lielāku sāls koncentrāciju. Paši sāļi neiziet cauri. Šis process turpinās, līdz tiek sasniegts līdzsvars un to virza osmotiskais spiediens.
Ja spiediens, kas ir lielāks par osmotisko spiedienu, tiek pielikts augstas sāļuma pusē, ūdens plūsmu var mainīt, šī ir apgriezta osmoze. Tādā veidā ūdens molekulas tiek piespiestas caur membrānu uz otru pusi, atstājot sāļus un piemaisījumus aiz muguras, efektīvi attīrot ūdeni.
2. RO tehnoloģijas izcelsme
Piecdesmitajos gados amerikāņu zinātnieks Dr. S. Sourirajans kaijas ķermenī atklāja plānu membrānu, kas, izmantojot spiedienu, varētu atdalīt saldūdeni no jūras ūdens putna ķermeņa iekšpusē. Šī koncepcija lika pamatus RO teorijai.
1953. gadā Floridas universitāte šo tehnoloģiju izmantoja atsāļošanas aprīkojumā. 1960. gadā ASV valdība finansēja pētījumu UCLA medicīnas skolā, kuru vadīja Dr. Sidnijs Lode un Dr. Sourirajan, lai izstrādātu RO membrānas kosmosa programmām. Mērķis bija samazināt nepieciešamību telpā pārvadāt lielu daudzumu ūdens. Laika gaitā iesaistījās vairāk pētnieku, ievērojami uzlabojot RO membrānas tehnoloģijas kvalitāti un kvantitāti un risinot galvenos ūdens attīrīšanas izaicinājumus cilvēcei.
II. Ievads ultrafiltrācijas membrānā
Ultrafiltrācijas (UF) membrānām ir vienādi poru izmēri, sākot no {{0}}. 001 līdz 0,02 mikroniem. Zem spiediena šīs membrānas izfiltrē molekulas, kas ir lielākas par poru lielumu, efektīvi atdalot daļiņas ar molekulmasu, kas pārsniedz 500 daltonus, vai izmēri lielāki par 10 nm. UF membrānas bija viena no pirmajām polimēru atdalīšanas membrānām, kas izstrādātas, un tās ir rūpnieciski izmantotas kopš 1960. gadiem.
UF filtrēšana ir atkarīga no spiediena atšķirībām, lai atdalītu izšķīdušos vielas un koncentrētu vielas. Šīs membrānas parasti izgatavo no celulozes acetāta vai līdzīgiem polimēru materiāliem. Tie ir īpaši noderīgi, lai atdalītu koloidālās suspensijas, kuras ir grūti apstrādāt ar citām metodēm. UF membrānas lietojumprogrammas turpina paplašināties.
Spiediena virzītā membrānas filtrēšana ietver trīs galvenos veidus:
Mikrofiltrācija (MF): 0.02–10 μm
Ultrafiltrācija (UF): 0.001–0.02 μm
Reversā osmoze (RO): 0.0001–0.001 μm
III. RO membrānu iezīmes
Augsts atsāļošanas ātrums pat ar lielu plūsmas ātrumu
Spēcīgs mehāniskais spēks un ilgs kalpošanas laiks
Efektīva veiktspēja zemā darba spiedienā
Izturīgs pret ķīmiskām un bioķīmiskām reakcijām
Minimāla ietekme no pH, temperatūras un citiem faktoriem
Viegli avoti izejvielas, vienkārša ražošana un zemas izmaksas
Iv. UF membrānu iezīmes
UF procesa laikā nav fāzes maiņas; stabila darbība istabas temperatūrā
Kompaktais aprīkojuma dizains, neliela nospiedums un viegli darbināma
Vienkāršs atdalīšanas process ar augstu automatizācijas līmeni
Spēj atdalīt vielas, pamatojoties uz molekulmasu
Plaša pielāgošanās dažādām ūdens īpašībām un plašs lietojums
V. RO membrānu pielietojumi
RO membrānas tiek izmantotas dažādās nozarēs, ieskaitot:
Enerģijas ražošana
Naftas ķīmijas
Tērauda ražošana
Elektronika
Farmaceitiski
Pārtika un dzēriens
Pašvaldības ūdens apstrāde un vides aizsardzība
Viņi spēlē galvenās lomas:
Jūras ūdens un iesāļa ūdens atsāļošana
Ražojot katlu barības ūdeni
Rūpnieciska tīra ūdens un ultra-lure ūdens izveidošana elektronikai
Dzeramā ūdens pagatavošana
Notekūdeņu attīrīšana
Specializēti atdalīšanas un attīrīšanas procesi
