Све што је потребно да знате о поларизацији концентрације у обрнутом осмозу

ТокомРеверсе осмосис мембранаПроцес раздвајања, када вода тече кроз површину мембране, молекули воде пролазе кроз оброку мембрану осмозе, док су решетке (попут соли, органске материје итд.). Ови задржани растворе се постепено накупљају у близини површине мембране, формирајући гранични слој високог концентрације, што је резултирало појавом у којој је концентрација раствора на површини мембране значајно већа од концентрације раствора раствора. Овај феномен се назива поларизација концентрације.

Интуитивна машта: Замислите шољу раствора соли филтрира се кроз РО мембрану, а сол "накупља" на површини мембране да би формирао слој подручја високог концентрације. Баш као кад постоји застој у саобраћају, возила се окупљају на раскрсници.

Механизам одбијања соле

Суштина мембране Пермбелективност: РО Мембране постижу селективно раздвајање путем молекуларног ефекта сита гуше полиамидне слојеве. Молекули воде (пречник абогате {{0}}. 28 нм) могу проћи кроз мембранске поре, док већина јона (као што је наз пречника 0. 19 нм, али 0,72 нм након хидратације) и органске ствари су задржане. Ова "полупропусност" узрокује да се растворе и даље накупљају на површини мембране.

Industry pain points: Although high-density membranes (>99%) Побољшати квалитет воде, погоршаће поларизацију и захтевају "дизајн оптимизације за уклањање флукса" да бисте уравнотежили перформансе.

Хидродинамички гранични слој

- Карактеристике дистрибуције брзине: у близини површине мембране, брзина течности нагло пада са главне брзине протока (као што је 0. 3 м / с) до близине граничног слоја брзине (обично је дебљина брзине (обично 50-200 μм дебљине Раствор у овом слоју се ослања искључиво на молекуларну дифузију да би се вратио у главно решење, а брзина дифузије је 3-5 наређења величине ниже од конвекционе миграције.

- Утицај турбуленције и ламинарног тока:

• Стате оф Ламинар (Реинолдс број Ре<2000): The boundary layer is stable, and the solute is seriously accumulated
• Turbulent state (Re>4000): Едди поремећај уништава гранични слој, а стопа поларизације се смањује 40-70%

- Инжењеринг футрола: Након спиралног турбулентног проточног уређаја у мембранској школи пројекта за десалинирање морских вода, поларизног фактора () је пао са 1,25 до 1,08, а брзина опоравка система повећана је за 12%.

Осмотички градијент притиска

Осмотични притисак раствора високог концентрације на површини мембране повећава се, супротстављање радног притиска и смањење ефикасне покретачке снаге.

Поларизација концентрације значајно утиче на перформансе реверзне осмозе (РО), што доводи до неколико штетних ефеката на ефикасност и дуговечност. Главни ефекти укључују:

1. Смањени токс воде: Поларизација концентрације резултира акумулацијом раствора на површини мембране, стварајући градијент концентрације који се противи осмотској покретачкој снази. Ово смањење ефективне концентрације воде на површини мембране доводи до смањене тока воде, што значи да је вријеме мање питке воде.
2. Повећани радни притисак: Како се појављује поларизација концентрације, ефикасан осмотски диференцијал притиска преко мембране се повећава. Да би се одржали жељени ток воде, оператери ће можда требати да повећају притисак на храњење, што доводи до веће потрошње енергије и оперативних трошкова.
3. Прекршај мембране: Акумулација раствора на мембранској површини од поларизације концентрације може довести до прекршаја. Како се концентрација повећава, више раствора се може придржавати површине мембране, формирајући фолијски слој који додатно смањује пропусност и повећава отпорност на проток.
4. КОМПРОМИСИРАНИ МЕМБРАНЕ СЕБЕЛИТИ: Промјене у концентрацији на површини могу да измене дифузијско понашање раствора. На пример, веће концентрације специфичних јона могу утицати на транспортне карактеристике, потенцијално смањујући селективност мембране за жељене јоне и омогућавање нежељеним врстама да се прожете кроз.
5. Повећана температура и притисак: Будући да поларизација концентрације повећава концентрацију раствора у близини површине мембране, може довести до локализоване повећања температуре због осмотског грејања, што може утицати на стабилност и перформансе мембранског материјала.
6. Хемијска стабилност мембране: Повишене концентрације одређених раствора због поларизације концентрације могу довести до локализованих хемијских реакција или разградње мембранског материјала. То може резултирати смањеном мембранском животу и повећаним потребама одржавања.
7. Смањени стопе опоравка: Како поларизација концентрације утиче на ток и ефикасност воде, то може довести до смањеног стопе опоравка РО система. То значи да је мањи проценат хране за храњење претворено у прожети, повећавајући обим сланине произведене и потенцијално компликовање управљања отпадом.
8. Измијењени услови рада: За ублажавање ефеката поларизације концентрације, системски оператери могу прилагодити стопе протока, притисак и друге радне услове, што може довести до супоптималних перформанси ако не раде пажљиво.

1. Повећати мешање и турбуленцију да смањите акумулацију раствора на површини мембране;
2. Рационално одаберите мембрански дизајн и радне параметре да бисте избегли претерано висок мембрански ток и пренизак радни притисак и успорите формирање концентрационих слојева;
3. Редовно изводити хемијско и физичко чишћење;
4. Извршите одговарајућу обраду пре него што уђете у систем одвајања мембране, попут фине филтрације, филтрације у шупљини влакана итд., Што може смањити суспендовану материју и честице уносе у мембрански систем и смањити степен поларизације концентрације.