11. marec 2022
STARK: sistem reverzne osmoze. Kako deluje reverzna osmoza?
Ta članek je namenjen občinstvu, ki ima malo ali nič izkušenj z vodo z reverzno osmozo in bo poskušal razložiti osnove s preprostimi besedami, ki bi bralcu omogočile boljše splošno razumevanje vodne tehnologije reverzne osmoze in njenih aplikacij.
Razumevanje reverzne osmoze
Reverzna osmoza, običajno imenovana RO, je proces, pri katerem demineralizirate ali deionizirate vodo tako, da jo pod pritiskom potisnete skozi polprepustno membrano reverzne osmoze.
Kako deluje reverzna osmoza?
Reverzna osmoza deluje z uporabo visokotlačne črpalke, da poveča tlak na solni strani RO in potisne vodo čez polprepustno RO membrano, pri čemer skoraj vse (približno 95% do 99%) raztopljenih soli ostanejo v zavrnjenem toku. Količina potrebnega tlaka je odvisna od koncentracije soli v napajalni vodi. Bolj ko je napajalna voda koncentrirana, večji pritisk je potreben za premagovanje osmotskega tlaka.
Razsoljena voda, ki je demineralizirana ali deionizirana, se imenuje permeatna (ali proizvodna) voda. Vodni tok, ki prenaša koncentrirane onesnaževalce, ki niso šli skozi RO membrano, se imenuje zavrženi (ali koncentrirani) tok.
Ko napajalna voda vstopi v RO membrano pod pritiskom (zadosten pritisk za premagovanje osmotskega tlaka), molekule vode prehajajo skozi polprepustno membrano, soli in druga onesnaževala pa ne smejo prehajati in se odvajajo skozi zavrženi tok (znan tudi kot koncentrat ali tok slanice), ki gre v odtok ali se lahko v nekaterih okoliščinah vrne nazaj v oskrbo z napajalno vodo, da se reciklira skozi RO sistem za varčevanje z vodo. Voda, ki preide skozi RO membrano, se imenuje permeat ali proizvodna voda in običajno ima okoli 95% do 99% raztopljenih soli, ki se odstranijo iz nje.
Pomembno je razumeti, da sistem RO uporablja navzkrižno filtracijo namesto standardne filtracije, kjer se onesnaževalci zbirajo v filtrirnem mediju. Pri navzkrižni filtraciji raztopina prehaja skozi filter ali prečka filter z dvema iztokoma: filtrirana voda gre v eno smer, kontaminirana voda pa v drugo smer. Da bi se izognili kopičenju onesnaževalcev, filtracija s prečnim tokom omogoča, da voda odstrani nakopičene onesnaževalce in omogoča dovolj turbulence, da površina membrane ostane čista.
Katere onesnaževalce bo reverzna osmoza odstranila iz vode?
Reverzna osmoza lahko odstrani do 99%+ raztopljenih soli (ionov), delcev, koloidov, organskih snovi, bakterij in pirogenov iz napajalne vode (čeprav se ne smemo zanašati na RO sistem, da odstrani 100% bakterij in virusov). RO membrana zavrača onesnaževalce glede na njihovo velikost in naboj. Vsako onesnaževalo, ki ima molekulsko maso večjo od 200, je verjetno zavrnjeno s pravilno delujočim sistemom RO (za primerjavo, molekula vode ima MW 18). Prav tako je večji ionski naboj onesnaževalca, večja je verjetnost, da ne bo mogel preiti skozi RO membrano. Na primer, natrijev ion ima samo en naboj (monovalenten) in ga RO membrana ne zavrne, kot na primer kalcij, ki ima dva naboja. Prav tako zato sistem RO ne odstranjuje plinov, kot je CO2, zelo dobro, ker v raztopini niso visoko ionizirani (napolnjeni) in imajo zelo nizko molekulsko maso. Ker RO sistem ne odstranjuje plinov, ima lahko permeatna voda nekoliko nižjo pH vrednost od normalne, odvisno od ravni CO2 v napajalni vodi, ko se CO2 pretvori v ogljikovo kislino.
Reverzna osmoza je zelo učinkovita pri obdelavi somornice, površinske in podzemne vode za velike in majhne tokove. Nekateri primeri industrij, ki uporabljajo RO vodo, vključujejo farmacevtsko vodo, kotlovsko napajalno vodo, hrano in pijačo, končno obdelavo kovin in proizvodnjo polprevodnikov, če naštejemo le nekatere.
Izračuni zmogljivosti in načrtovanja reverzne osmoze
Obstaja nekaj izračunov, ki se uporabljajo za presojo delovanja sistema RO in tudi za načrtovanje. Sistem RO ima instrumente, ki prikazujejo kakovost, pretok, tlak in včasih druge podatke, kot so temperatura ali ure delovanja. Za natančno merjenje zmogljivosti RO sistema potrebujete vsaj naslednje parametre delovanja:
Sistem reverzne osmoze
Razumevanje reverzne osmoze
Reverzna osmoza, običajno imenovana RO, je proces, pri katerem demineralizirate ali deionizirate vodo tako, da jo pod pritiskom potisnete skozi polprepustno membrano reverzne osmoze.
Kako deluje reverzna osmoza?
Reverzna osmoza deluje z uporabo visokotlačne črpalke, da poveča tlak na solni strani RO in potisne vodo čez polprepustno RO membrano, pri čemer skoraj vse (približno 95% do 99%) raztopljenih soli ostanejo v zavrnjenem toku. Količina potrebnega tlaka je odvisna od koncentracije soli v napajalni vodi. Bolj ko je napajalna voda koncentrirana, večji pritisk je potreben za premagovanje osmotskega tlaka.
Razsoljena voda, ki je demineralizirana ali deionizirana, se imenuje permeatna (ali proizvodna) voda. Vodni tok, ki prenaša koncentrirane onesnaževalce, ki niso šli skozi RO membrano, se imenuje zavrženi (ali koncentrirani) tok.
Ko napajalna voda vstopi v RO membrano pod pritiskom (zadosten pritisk za premagovanje osmotskega tlaka), molekule vode prehajajo skozi polprepustno membrano, soli in druga onesnaževala pa ne smejo prehajati in se odvajajo skozi zavrženi tok (znan tudi kot koncentrat ali tok slanice), ki gre v odtok ali se lahko v nekaterih okoliščinah vrne nazaj v oskrbo z napajalno vodo, da se reciklira skozi RO sistem za varčevanje z vodo. Voda, ki preide skozi RO membrano, se imenuje permeat ali proizvodna voda in običajno ima okoli 95% do 99% raztopljenih soli, ki se odstranijo iz nje.
Pomembno je razumeti, da sistem RO uporablja navzkrižno filtracijo namesto standardne filtracije, kjer se onesnaževalci zbirajo v filtrirnem mediju. Pri navzkrižni filtraciji raztopina prehaja skozi filter ali prečka filter z dvema iztokoma: filtrirana voda gre v eno smer, kontaminirana voda pa v drugo smer. Da bi se izognili kopičenju onesnaževalcev, filtracija s prečnim tokom omogoča, da voda odstrani nakopičene onesnaževalce in omogoča dovolj turbulence, da površina membrane ostane čista.
Katere onesnaževalce bo reverzna osmoza odstranila iz vode?
Reverzna osmoza lahko odstrani do 99%+ raztopljenih soli (ionov), delcev, koloidov, organskih snovi, bakterij in pirogenov iz napajalne vode (čeprav se ne smemo zanašati na RO sistem, da odstrani 100% bakterij in virusov). RO membrana zavrača onesnaževalce glede na njihovo velikost in naboj. Vsako onesnaževalo, ki ima molekulsko maso večjo od 200, je verjetno zavrnjeno s pravilno delujočim sistemom RO (za primerjavo, molekula vode ima MW 18). Prav tako je večji ionski naboj onesnaževalca, večja je verjetnost, da ne bo mogel preiti skozi RO membrano. Na primer, natrijev ion ima samo en naboj (monovalenten) in ga RO membrana ne zavrne, kot na primer kalcij, ki ima dva naboja. Prav tako zato sistem RO ne odstranjuje plinov, kot je CO2, zelo dobro, ker v raztopini niso visoko ionizirani (napolnjeni) in imajo zelo nizko molekulsko maso. Ker RO sistem ne odstranjuje plinov, ima lahko permeatna voda nekoliko nižjo pH vrednost od normalne, odvisno od ravni CO2 v napajalni vodi, ko se CO2 pretvori v ogljikovo kislino.
Reverzna osmoza je zelo učinkovita pri obdelavi somornice, površinske in podzemne vode za velike in majhne tokove. Nekateri primeri industrij, ki uporabljajo RO vodo, vključujejo farmacevtsko vodo, kotlovsko napajalno vodo, hrano in pijačo, končno obdelavo kovin in proizvodnjo polprevodnikov, če naštejemo le nekatere.
Izračuni zmogljivosti in načrtovanja reverzne osmoze
Obstaja nekaj izračunov, ki se uporabljajo za presojo delovanja sistema RO in tudi za načrtovanje. Sistem RO ima instrumente, ki prikazujejo kakovost, pretok, tlak in včasih druge podatke, kot so temperatura ali ure delovanja. Za natančno merjenje zmogljivosti RO sistema potrebujete vsaj naslednje parametre delovanja:
- Napajalni tlak
- Pritisk permeata
- Tlak koncentrata
- Prevodnost podajanja
- Prevodnost permeata
- Pretok krme
- Pretok permeata
- Temperatura
Sistem reverzne osmoze