Kõik, mida peate teadma kontsentratsiooni polarisatsioonist pöördosmoosis

Ajalpöördosmoosi membraanEraldusprotsess, kui vesi voolab läbi membraani pinna, läbivad veemolekulid pöördosmoosi membraani, samas kui lahustunud ained (näiteks sool, orgaaniline aine jne). Need säilinud lahustunud ained kogunevad järk-järgult membraani pinna lähedal, moodustades kõrge kontsentratsiooniga piirkihi, mille tulemuseks on nähtus, milles lahustunud kontsentratsioon membraani pinnal on oluliselt kõrgem kui puistelahuse kontsentratsioon. Seda nähtust nimetatakse kontsentratsiooni polarisatsiooniks.

Intuitiivne kujutlusvõime: kujutage ette, et tass soolalahust filtreeritakse läbi RO membraani ja sool "koguneb" membraani pinnale, moodustades kõrge kontsentratsiooniga piirkonna kihi. Nii nagu siis, kui on olemas liiklusummik, kogunevad sõidukid ristmikul.

Lahustunud tagasilükkamismehhanism

Membraani performektiivsuse olemus: RO membraanid saavutavad selektiivse eraldamise tihedate polüamiidikihtide molekulaarse sõela mõju kaudu. Veemolekulid (umbes {{{0}}} läbimõõt. 28 nm) võivad membraani poorid läbi viia, samas kui enamik ioone (näiteks Na⁺ läbimõõduga 0. 19 nm, kuid 0,72 nm pärast hüdratsiooni) ja orgaanilised ained jäävad kinni. See "poolkäisutavus" põhjustab lahustunud ainete kogunemist membraani pinnale.

Industry pain points: Although high-density membranes (>99%) parandavad veekvaliteeti, need süvendavad polarisatsiooni ja vajavad jõudluse tasakaalustamiseks "voolavuse määra optimeerimise disainilahendust".

Hüdrodünaamiline piirkiht

- Kiiruse jaotuse omadused: Membraani pinna lähedal langeb vedeliku kiirus järsult peamisest voolukiirusest (näiteks 0. 3 m/s) kuni nullini, moodustades kiirusepiiri kihi (tavaliselt 50-200 μm paksuseks). Selle kihi lahustunud aine tugineb põhilahuse juurde naasmiseks ainult molekulaarse difusiooniga ja difusioonikiirus on 3-5 suurusjärk madalam kui konvektiivne migratsioon.

- turbulentsi ja laminaarse voolu mõju:

• Laminaarseisund (Reynoldsi number RE<2000): The boundary layer is stable, and the solute is seriously accumulated
• Turbulent state (Re>4000): pöörishäired hävitab piirkihi ja polarisatsiooni kiirust vähendatakse 40-70%

- Insenerijuhtum: Pärast merevee magestamisprojekti membraanikooresse paigaldati spiraalne turbulentse vooluseade, langes polarisatsioonitegur () 1,25 -lt 1,08 -le ja süsteemi taastumise määr tõusis 12%.

Osmootne rõhu gradient

Kõrge kontsentratsioonilahuse osmootne rõhk membraani pinnal suureneb, vastates töörõhule ja vähendades tõhusat liikumapanevat jõudu.

Kontsentratsiooni polarisatsioon mõjutab märkimisväärselt pöördosmoosi (RO) membraani jõudlust, põhjustades mitmeid kahjulikke mõjusid nii tõhususele kui ka pikaealisusele. Peamised efektid hõlmavad järgmist:

1. Vähendatud veevoog: kontsentratsiooni polarisatsioon põhjustab lahustunud ainete kogunemist membraani pinnale, luues kontsentratsiooni gradiendi, mis on vastu osmootsele liikumisjõule. See vee efektiivse kontsentratsiooni vähenemine membraani pinnal põhjustab veevoolu vähenemist, mis tähendab, et aja jooksul toodetakse vähem joogivett.
2. Suurenenud töörõhk: kontsentratsiooni polarisatsiooni korral suureneb efektiivne osmootse rõhu diferentsiaal membraanil. Soovitud veevoog säilitamiseks võib -olla vajavad operaatorid söödarõhu suurendamiseks, põhjustades suurema energiatarbimise ja tegevuskulusid.
3. Membraani saastumine: lahustunud ainete kogunemine membraani pinnale kontsentratsiooni polarisatsioonist võib põhjustada saastumist. Kontsentratsiooni suurenedes võib membraani pinnale kleepuda rohkem lahustunud aineid, moodustades ebameeldiva kihi, mis vähendab veelgi läbilaskvust ja suurendab voolukindlust.
4. Ohustatud membraani selektiivsus: kontsentratsiooni muutused pinnal võivad muuta lahustunud ainete difusioonikäitumist. Näiteks võivad spetsiifiliste ioonide kõrgemad kontsentratsioonid mõjutada transpordiomadusi, vähendades potentsiaalselt soovitud ioonide membraani selektiivsust ja võimaldades soovimatutel liikidel läbi tungida.
5. Suurenenud temperatuur ja rõhk: kuna kontsentratsiooni polarisatsioon tõstab lahustunud kontsentratsiooni membraani pinna lähedal, võib see põhjustada osmootse kuumutamise tõttu temperatuuri tõusu, mis võib mõjutada membraani materjalide stabiilsust ja jõudlust aja jooksul.
6. Membraani keemiline stabiilsus: teatud lahustunud ainete kõrgenenud kontsentratsioon võib põhjustada kontsentratsiooni polarisatsioonist lokaliseeritud keemilisi reaktsioone või membraanimaterjali lagunemist. See võib põhjustada vähenenud membraanielu ja suurenenud hooldusvajadusi.
7. Langenenud taastumise määrad: kuna kontsentratsiooni polarisatsioon mõjutab vee voogu ja tõhusust, võib see põhjustada RO süsteemi taastumise määra. See tähendab, et väiksem protsent söödavett muundatakse permeadiks, suurendades soolvee mahtu ja potentsiaalselt keeruliseks jäätmekäitlust.
8. Muudetud töötingimused: kontsentratsiooni polarisatsiooni mõju leevendamiseks võivad süsteemioperaatorid reguleerida voolukiiruseid, rõhku ja muid töötingimusi, mis võivad põhjustada suboptimaalset jõudlust, kui seda ei tehta hoolikalt.

1. Suurendada segamist ja turbulentsi, et vähendada lahustunud ainete kogunemist membraani pinnale;
2. Valige ratsionaalselt membraani kujundamine ja tööparameetrid, et vältida liigset kõrget membraani voogu ja liiga madalat töörõhku ning aeglustada kontsentratsioonikihtide moodustumist;
3. Teostada regulaarselt keemilist ja füüsilist puhastamist;
4. Enne membraani eraldamissüsteemi sisenemist teostage sobiv eeltöötlus, näiteks peen filtreerimine, õõnes kiudaine filtreerimine jne, mis võivad vähendada membraanisüsteemi sisenevat suspendeeritud ainet ja tahkete osakesi ning vähendada kontsentratsiooni polarisatsiooni astet.