
Мембраны обратного осмоса представляют собой инженерные полупроницаемые мембраны, созданные по образцу биологических полупроницаемых мембран, обладающие специфическими характеристиками и служащие основным компонентом технологии обратного осмоса.
Мембраны обратного осмоса представляют собой инженерные полупроницаемые мембраны, созданные по образцу биологических полупроницаемых мембран, обладающие специфическими характеристиками и служащие основным компонентом технологии обратного осмоса. Принцип обратного осмоса основан на применении давления, превышающего осмотическое давление раствора, для отделения воды от других веществ, которые не могут проникать через полупроницаемую мембрану. Размер пор мембраны исключительно мал, что позволяет эффективно удалять из воды растворенные соли, коллоиды, микроорганизмы и органические вещества. Система обладает рядом преимуществ, включая высокое качество воды, низкое энергопотребление, экологичность, простоту конструкции и удобство в эксплуатации.
Мембраны обратного осмоса служат основным компонентом для достижения обратного осмоса, функционируя как инженерные полупроницаемые мембраны, смоделированные по образцу биологических полупроницаемых мембран. Обычно изготавливаемые из полимерных материалов, таких как мембраны из ацетата целлюлозы, мембраны из ароматического полиамида или мембраны из ароматического полиамида, их поверхностные микропоры обычно имеют диаметр от 0,5 до 10 нанометров. Проницаемость неразрывно связана с химической структурой мембраны. Некоторые полимерные материалы обладают высокими свойствами отклонения солей, но относительно низкой скоростью проникновения воды. И наоборот, некоторые полимерные материалы обладают химической структурой, богатой гидрофильными группами, что обеспечивает сравнительно быстрое проникновение воды. Следовательно, удовлетворительная мембрана обратного осмоса должна обеспечивать соответствующий поток пермеата или скорость отклонения солей.
Мембраны обратного осмоса должны обладать следующими характеристиками
(1) высокая эффективность удаления солей при повышенных скоростях потока
(2) превосходная механическая прочность и длительный срок службы
(3) работоспособность в условиях пониженного давления
(4) устойчивость к химическому и биохимическому разложению
(5) минимальная чувствительность к pH, температуре и другим факторам окружающей среды
(6) легкодоступное сырье для мембран, простая обработка и низкие производственные затраты
Мембраны обратного осмоса подразделяются на асимметричные и однородные типы. В настоящее время в качестве основных материалов для мембран используются ацетат целлюлозы и ароматический полиамид. Их конфигурации включают полые волокна, спирально намотанные, плоские листы и трубчатые конструкции. Эти мембраны используются в химических операциях, таких как сепарация, концентрирование и очистка, с основными применениями в производстве чистой воды и в промышленности по очистке воды.
Обратный осмос, также известный как обратная пермеация, представляет собой процесс мембранного разделения, основанный на разнице давлений, для отделения растворителя от раствора. Когда давление прилагается к питательному раствору на одной стороне мембраны и это давление превышает его осмотическое давление, растворитель проникает в направлении, противоположном естественному осмосу. В результате проникший растворитель, известный как пермеат, получается на стороне мембраны с низким давлением, а концентрированный раствор, известный как концентрат, получается на стороне с высоким давлением. Если обратный осмос используется для очистки морской воды, пресная вода получается на стороне мембраны с низким давлением, а рассол — на стороне с высоким давлением. Во время обратного осмоса скорость проникновения растворителя, обозначенная как энергия потока жидкости N, определяется следующим образом: N = Kh(Δp - Δπ), где Kh — гидравлический коэффициент проникновения, который слегка увеличивается с температурой; Δp — разница статических давлений по обе стороны мембраны; а Δπ — разница осмотических давлений между растворами по обе стороны мембраны. Осмотическое давление π разбавленного раствора выражается следующим образом: π = iCRT, где i — количество ионов, образованных ионизацией молекул растворенного вещества; C — молярная концентрация растворенного вещества; R — молярная газовая постоянная; T — абсолютная температура. В обратном осмосе обычно используются асимметричные мембраны и композитные мембраны.
Оборудование, используемое для обратного осмоса, в основном представляет собой полые волокна или спирально намотанные мембранные сепараторы. Мембраны обратного осмоса могут удерживать различные неорганические ионы, коллоидные вещества и макромолекулярные растворенные вещества в воде, тем самым производя очищенную воду.Они также могут использоваться для предварительной концентрации растворов, содержащих макромолекулярные органические соединения. Благодаря своей простоте и низкому энергопотреблению, обратный осмос за последние два десятилетия пережил бурное развитие. В настоящее время он широко используется для опреснения морской и солоноватой воды (см. рассол), умягчения питательной воды котлов и очистки сточных вод. В сочетании с ионообменом он позволяет получать воду высокой чистоты. Его применение продолжает расширяться: он используется для концентрации молочных продуктов и фруктовых соков, а также для разделения и концентрации биохимических и биологических препаратов.
Точность фильтрации с помощью мембраны обратного осмоса
Мембраны обратного осмоса могут задерживать вещества размером более 0,0001 микрометра, что делает их самым совершенным продуктом для мембранной сепарации. Они эффективно задерживают все растворенные соли и органические соединения с молекулярной массой более 100, пропуская при этом молекулы воды.