RO membraanide arendamine on alati keskendunud mitmele peamisele eesmärgile: tugevam eraldusvõime, väiksem energiatarbimine, parem saastumiskindlus ja laiem tööpaindlikkus. Seetõttu võib kahte toodet klassifitseerida RO-membraanideks, kuigi neil on väga erinevad disainieesmärgid. Elamu- või kaubanduslik madalrõhuga RO-membraan võib eelistada kõrget veevoogu suhteliselt madalal rõhul, samas kui merevee RO-membraan peab säilitama usaldusväärse soola hülgamise palju kõrgema osmootse rõhu korral.
Tööstusharu vaatenurgast lähtudes tekivad need erinevused membraanimaterjalide, membraanistruktuuride ja membraani{0}}elementide kombineeritud arendamise kaudu.
1. Sihtasutus: materjaliteadus (membraan ja struktuur)
Erinevuste peamine põhjus algab kasutatud materjalidest mikroskoopilisel tasemel.
Enamik kaasaegseid RO membraane kasutavad polüamiidi (PA) komposiitmaterjale. See on valitud selle suurepärase keemilise stabiilsuse, kõrge magestamise kiiruse ja võime tõttu töötada erineva rõhu ja temperatuuri tingimustes. Kuid "retsept" on tootjati erinev.
- Aktiivne kiht: eralduskiht on uskumatult õhuke, mis võimaldab suuremat veevoolu (voolukiirust) madalama töörõhu korral. See efektiivsus on RO tootmise püha graal.
- Alternatiivsed materjalid: kuigi polüamiid on standardne, kasutavad mõned spetsiaalsed rakendused tselluloosatsetaadi (CA) membraane. Näiteks merevesiviljeluses eelistatakse CA membraane mõnikord nende vastupidavuse tõttu bakterite lagunemisele.
- Nanoosakesed: Hiljutised uuendused hõlmavad akvaporiini või muude nanoosakeste lisamist polüamiidikihile. See tehnoloogia suurendab oluliselt lõhet hinna ja jõudluse vahel, pakkudes kõrgemat soola tagasilükkamise määra madalamate energiakulude juures.
2. Struktuuri areng: miks spiraalhaav võidab
Kui vaatate RO-süsteemi, näete tõenäoliselt spiraalhaava elementi. See disain on saanud RO sünonüümiks mitmel põhjusel.
Pindala vs. hind: spiraalhaavastruktuuridel on suur pindala-ja -mahu suhe, mis muudab need kulu-efektiivseks.
Saastumiskindlus: erinevalt plaat{0}}ja-raam- või torustruktuuridest tekitab spiraalne konstruktsioon turbulentse voolu läbi membraani pinna. See turbulents minimeerib saastumist ja katlakivi teket, muutes süsteemi hõlpsamini hooldatavaks ja pikemas perspektiivis vastupidavamaks.
3. Surve ja energiatõhususe roll
Erinevus "madala-rõhu" ja "kõrg-rõhu" membraani vahel tuleneb membraani lehe keemilisest koostisest ja permeaadi vahekihi konstruktsioonist.
Ajalooliselt töötasid varajased aromaatsed polüamiidmembraanid 1,5 MPa juures. Tänaseks on edusammud langetanud selle 0,7 MPa-le 1,0 MPa-le tavalise riimvee puhul.
- Madala{0}}rõhuga membraanid:Need on mõeldud suure taastumismäära ja madala soolsusega vee jaoks. Need säästavad energiat, vähendades pumpade ja torude koormust.
- Kõrgrõhu{0}}membraanid:Merevee magestamise jaoks on membraanid konstrueeritud taluma äärmuslikke rõhku (kuni 8,3 MPa või isegi 12 MPa). Need on ehitatud tihedamatest materjalidest, et käidelda kõrge soolsusega ja tööstuslikku reovett.
4. Toimivusmõõdikud: tagasilükkamine ja voog
Membraani "isiksust" määratlevad kaks peamist mõõdikut: tagasilükkamise määr ja voog.
Tagasilükkamise määr:Tavalised polüamiidmembraanid pakuvad soola hülgamismäära umbes 99,5%. Kuid "Kõrge hülgamisvõimega" membraane töödeldakse keemiliselt, et saavutada 99,7% kuni 99,8%. See erinevus on kriitiline sellistes tööstusharudes nagu elektroonika tootmine, kus on vaja üli-puhast vett.
Flux (tootlikkus):Selle määrab membraanipinna hüdrofiilne (-vett armastav) iseloom. Tootjad muudavad pinna hüdrofiilsemaks, võimaldades vett kiiremini läbida, blokeerides samal ajal sooli.
5. Võitlus vaenlasega: saastumine ja oksüdatsioon
Üks suurimaid erinevusi membraanide vahel on see, kuidas nad käitlevad "vaenulikku" keskkonda.
Saastumisvastane{0}tehnoloogia
Saastumine tekib siis, kui osakesed, bakterid või orgaaniline aine ummistavad membraani. Selle vastu võitlemiseks muudavad tootjad membraani pinna laengut ja karedust.
Siledad pinnad: mõned tootjad katavad polüamiidikihi patenteeritud polümeeriga, et luua ülisile{0}}pind. See hoiab ära mustuse kleepumise.
Neutraalne laeng: negatiivselt laetud membraanid tõmbavad ligi positiivselt laetud saasteaineid. Neutraalselt laetud membraanipinna loomisega vähendavad tootjad nende saasteainete ligitõmbavust, muutes puhastamise lihtsamaks.
Kloori taluvus
Tavalised polüamiidmembraanid hävitatakse kloori toimel. Mõned tööstuslikud protsessid nõuavad aga desinfitseerimist.
Oksüdatsioonikindlad{0}}membraanid: tootjad on välja töötanud membraanid, mis taluvad kuni 1,0 mg/l kloori (võrreldes standardse 0,1 mg/l). See saavutatakse keemiliste modifikatsioonide abil, mis kaitsevad polüamiidikihti oksüdatiivse rünnaku eest.
Erinevused pöördosmoosi membraanide vahel tekivad keemia, füüsika ja tehnika ristumiskohas. Alates polüamiidikihti manustatud nanoosakestest kuni vahetükkide geomeetrilise konfiguratsioonini – iga detail on loodud lahendama konkreetset probleemi,-olgu see siis energia säästmine, kloorikindlus või üli-puhta vee tootmine.
Membraani valimisel ärge vaadake ainult hinnasilti. Vaadake tagasilükkamise määra, survenõudeid ja saastumiskindlust, et veenduda, et valite oma konkreetse veeallika jaoks õige tehnoloogia.
