Welke ionen kan het omgekeerde osmosemembraan passeren?

Ionen die door RO omgekeerde osmose membranen kunnen gaan

1. Basisprincipe van RO omgekeerde osmose membranen

1.1 Selectieve doorlaatbaarheid van halfdoorlaatbare membranen

Als een semi-permeabel membraan is de primaire functie van een RO omgekeerde osmose membraan het vermogen om watermoleculen selectief te scheiden van andere opgeloste stoffen.De poriegrootte van een RO-membraan varieert doorgaans van 0.1 nm tot 2 nm, wat aanzienlijk kleiner is dan de grootte van de meeste ionen en moleculen, waardoor de doorgang ervan effectief wordt voorkomen.RO-membranen kunnen bijna volledig opgeloste zouten blokkeren, colloïden, micro-organismen en organische stoffen, waardoor alleen watermoleculen door kunnen.

Deze hoge selectiviteit wordt toegeschreven aan de sub-nanometer poriën in de polyamide ketens van het RO-membraan, die het ionentransport verhinderen ten opzichte van de veel kleinere watermoleculen.Deze op grootte gebaseerde selectieve doorlaatbaarheid is van cruciaal belang bij waterbehandelingstoepassingen, met name bij zeewaterontzetting en zuivere waterproductie.

Uit gegevens blijkt dat de zoutverwijderingsgraad van RO-membranen over het algemeen stabiel is op meer dan 90%, terwijl tweefasige RO-systemen tot 98% of hoger kunnen bereiken.Deze hoge ontziltingsprestaties bevestigen verder de selectieve doorlaatbaarheid van RO-membranenBovendien verwijderen RO-membranen effectief bacteriën, micro-organismen, organische stoffen en anorganische metalen, waardoor de waterkwaliteit superieur is aan andere behandelingsmethoden.

1.2 Drukverschil als drijvende kracht

De werking van RO-membranen is gebaseerd op een drukverschil als drijvende kracht.watermoleculen passeren van nature door een halfdoorlaatbaar membraan van een laagconcentratiegebied naar een hoogconcentratiegebied totdat het evenwicht wordt bereiktBij omgekeerde osmose worden de watermoleculen gedwongen om zich in tegengestelde richting door het membraan te bewegen door een druk toe te passen die groter is dan de osmotische druk aan de kant met een hoge concentratie.scheiding van zuiver water van geconcentreerde opgeloste stoffen.

Wanneer de druk aan de ene kant van het membraan groter is dan de osmotische druk van de oplossing, beweegt het oplosmiddel (meestal water) zich in omgekeerde osmose.De laagdrukkant verzamelt het doordringende oplosmiddel (permeat)Dit drukgedreven proces maakt RO-technologie zeer effectief voor de behandeling van oplossingen met een hoog zoutgehalte.zoals bij zeewaterontzilting en afvalwaterzuivering.

In de praktijk werken RO-membranen doorgaans bij een druk van ongeveer 912 kg/cm2, en het drukverschil voor en na het membraan overschrijdt doorgaans niet 1 kg/cm2.Een groter verschil kan wijzen op vervuiling of de noodzaak van schoonmaakHet handhaven van een passend drukverschil is essentieel voor een goede werking van de RO en de levensduur van het membraan.

2Ionen die door RO-membranen kunnen gaan.

2.1 Doorlaatbaarheid van watermoleculen

RO-membranen zijn speciaal ontworpen om watermoleculen efficiënt door te laten gaan terwijl ze grotere opgeloste moleculen en ionen blokkeren.terwijl de poriën van het RO-membraan variëren van 0.1 nm tot 2 nm, waardoor water relatief gemakkelijk door kan. De doorlaatbaarheid voor water is aanzienlijk hoog, veroorzaakt door het toegepaste drukverschil,die het watermoleculen mogelijk maakt om in de omgekeerde richting van de natuurlijke osmose te stromen.

Uit gegevens blijkt dat de waterproductie van een RO-membraan afhankelijk is van de porengrootte en de hydrofiele eigenschappen.een RO-membraan kan verschillende liter water per vierkante centimeter per uur producerenBijvoorbeeld een 8040 RO-membraanmodel kan tot 1 ton/uur produceren onder normale drukomstandigheden.Deze hoge waterdoorlaatbaarheid is van cruciaal belang voor de brede toepassing van RO-technologie in de waterbehandeling.

2.2 Gedeeltelijke doorlaatbaarheid van bepaalde minerale ionen

Hoewel RO-membranen zijn ontworpen om ionen te blokkeren, worden niet alle ionen volledig verwijderd.alhoewel met veel lagere snelheden dan watermoleculenIonen die gemakkelijker door kunnen gaan zijn meestal kleiner en hebben een lagere hydratatie-energie.

Studies hebben aangetoond dat RO-membranen de neiging hebben een iets hogere transmissie snelheid voor monovalente ionen (zoals natrium Na +) in vergelijking met divalente ionen (zoals calcium Ca 2 +).natriumionen zijn gemerkt dat ze gemakkelijker doorgaan vanwege hun kleinere hydratatie-schaal en hogere mobiliteitTerwijl RO effectief de totale opgeloste vaste stoffen (TDS) vermindert, kunnen specifieke toepassingen verdere behandeling vereisen om bepaalde ionen volledig te verwijderen.

In praktische toepassingen hangt de doorlaatbaarheid van minerale ionen af van factoren zoals membraanmateriaal, werkdruk en voedingswaterkwaliteit.er kunnen geavanceerde membraantechnologieën of aanvullende pre/postbehandelingstappen worden toegepastZo kunnen bijvoorbeeld verzachtingssystemen worden toegevoegd stroomopwaarts van RO om calcium- en magnesium-ionen te verwijderen.Regelmatige chemische reiniging van RO-membranen is ook van cruciaal belang voor het behoud van de prestaties en het verbeteren van de afstoting van ionen.

3. RO Membraan-ion selectiviteit

3.1 Gevolgen van ionengrootte en lading

De poren van een RO-membraan zijn aanzienlijk kleiner dan de meeste ionen, waardoor de doorgang ervan effectief wordt voorkomen.Hydratatie verhoogt ook de effectieve grootte van de ionen, waardoor het vervoer verder wordt belemmerd.

• Ionengrootte:Monovalente ionen zoals natrium (Na+) en chloride (Cl−), die kleiner en minder gehydrateerd zijn in vergelijking met divalente ionen zoals calcium (Ca2+) en magnesium (Mg2+),zijn iets meer kans om door het membraan te gaan.

• Ionenlading:Divalente ionen (Ca2+, Mg2+) hebben sterkere hydratatieschalen en grotere effectieve afmetingen, waardoor ze het membraan moeilijker kunnen doordringen.Experimentele gegevens tonen aan dat RO-membranen doorgaans divalente ionen effectiever verwijderen dan monovalente ionen vanwege deze eigenschappen.

3.2 Verschillen in de ionenverwijderingsgraad

RO-membranen vertonen verschillende verwijderingspercentages voor verschillende ionen als gevolg van verschillen in grootte, lading en hydratatie-effecten:

• Monovalente versus divalente ionen:RO-membranen bereiken over het algemeen > 90% verwijdering van monovalente ionen zoals natrium, maar hebben een iets lagere efficiëntie voor divalente ionen zoals calcium.

• Membraanmateriaal:Gewone polyamide-membranen bereiken meestal meer dan 90% ontzilting, terwijl geavanceerde composietmembranen 98% of hoger kunnen bereiken.

• Werkomstandigheden:Een hogere ionconcentratie in voedingswater kan leiden tot schilfering en vervuiling, waardoor de afstotingspercentages dalen.

• Voor en na behandeling:Voorafverzachten verwijdert calcium en magnesium voordat het RO wordt uitgevoerd, terwijl ionenwisselpolijsten de kwaliteit van het eindwater verder kan verbeteren.

4. Factoren die van invloed zijn op de ionenverwijdering

4.1 Materiaal en structuur van het membraan

Het materiaal en de structuur van het RO-membraan hebben een aanzienlijke invloed op de ionselectiviteit:

• Materiaal:Polyamide-membranen zijn het meest gebruikelijk vanwege hun chemische stabiliteit en hoge waterstroom en bereiken meestal > 90% ontzilting.Geavanceerde composietmembranen combineren meerdere materialen om tot 98% ontzilting te bereiken.

• Structuur:Typische RO-membranen hebben een poriegrootte van 0,1 ∼2 nm, veel kleiner dan de meeste ionen.en ontzaltingslaag (polyamide), elk geoptimaliseerd tijdens de fabricage om de ionenafwijking te verbeteren.

4.2 Bedieningsomstandigheden (druk en concentratie)

Operatiedruk en voedingswaterconcentratie hebben een directe invloed op de prestaties van de RO:

• Druk:Een hogere druk verhoogt de waterstroom lineair, maar alleen tot op een bepaald punt verbetert de afstoting van zout.

• Concentratie:Een hogere zoutgehalte verhoogt de osmotische druk, wat een hogere toegepaste druk vereist.

5Samenvatting

In deze sectie hebben wij de ionenselectiviteit van RO-membranen onderzocht, met inbegrip van hun principes, water- en ionenpermeabiliteit en factoren die van invloed zijn op de prestaties:

• Ionselectiviteit:RO-membranen blokkeren effectief de meeste ionen, waardoor vooral watermoleculen door kunnen.

• Water versus ionen:Water dringt efficiënt door door drukgedreven transport, terwijl er slechts sporen van bepaalde kleine monovalente ionen door kunnen gaan.

• Factoren die de afwijzing beïnvloeden:Het materiaal en de structuur van het membraan, samen met de bedrijfsomstandigheden (druk, concentratie), bepalen de ionselectiviteit.

Over het algemeen is de ionenafwijking van RO-membranen een belangrijke factor in hun wijdverspreide gebruik in de waterbehandeling.RO-membranen kunnen nog hogere ionenselectiviteit bereiken om aan verschillende toepassingsbehoeften te voldoen.