Hreint vatn hefur orðið nauðsynleg krafa fyrir íbúðarhúsnæði, atvinnuhúsnæði og iðnaðar. Þar sem vatnslindir verða fyrir áhrifum af uppleystum söltum, þungmálmum, örverum og efnamengun, þarf háþróaða hreinsunartækni til að framleiða öruggt og-hágæða vatn.
Ein mest notaða tæknin í nútíma vatnsmeðferð er öfug himnuflæði (RO). Í hjarta hvers öfugs himnukerfis er RO himnan, mjög sértækur síunarþáttur sem ber ábyrgð á að fjarlægja mengunarefni og framleiða hreinsað vatn.
Reverse Osmosis himna er hálf-gegndræp himna sem skilur vatnssameindir frá uppleystum óhreinindum með því að nota þrýsting til að þvinga vatni í gegnum þétt himnulag. Ólíkt hefðbundnum síum sem fjarlægja aðeins sýnilegar agnir, geta RO himnur fjarlægt uppleyst sölt, þungmálma, bakteríur, vírusa og mörg önnur smásæ aðskotaefni.
Í dag er RO himnutækni mikið notuð við hreinsun drykkjarvatns, iðnaðar hreint vatnsframleiðslu, afsöltun sjós, lyfjaframleiðslu, matvælavinnslu og endurnotkun skólps.
Þessi grein útskýrir hvað RO himna er, hvernig hún virkar, hvaða mengunarefni hún fjarlægir, notkun hennar og hvernig á að velja réttu RO himna fyrir mismunandi vatnsmeðferðarþarfir.
Hvað er RO himna?
Umhverf himna (RO) himna er þrýstings-drifið himnusíunarefni sem er hannað til að skilja vatn frá uppleystum efnum. Það vinnur í gegnum ferli sem kallast öfug himnuflæði, þar sem ytri þrýstingi er beitt til að sigrast á náttúrulegum osmósuþrýstingi og þvinga vatnssameindir til að fara í gegnum hálf-gegndræpa himnu.
RO himnan inniheldur mjög þunnt sértækt lag, venjulega gert úr pólýamíð samsettu efni, sem gerir vatnssameindum kleift að fara framhjá á meðan hún hafnar flestum uppleystum söltum og aðskotaefnum.
Ólíkt hefðbundnum síunaraðferðum, sem eru aðallega háðar eðlisfræðilegri stærðaraðskilnaði, er RO himnuaðskilnaður byggður á lausninni-dreifingarkerfi. Vatnssameindir leysast upp í yfirborð himnunnar og dreifist í gegnum himnuna á meðan stærri uppleystum jónum og óæskilegum efnum er hafnað.
Nútíma RO-himnur ná venjulega meira en 95% salthöfnunarhraða, þar sem há-iðnaðarhimnur ná höfnunarstigum yfir 99% við viðeigandi rekstrarskilyrði.
Hvernig virkar öfug himnuhimna?
Meginreglan um öfuga himnuflæði
Til að skilja andstæða himnuflæði er mikilvægt að skilja fyrst náttúrulega himnuflæði.
Í náttúrunni, þegar tvær lausnir með mismunandi saltstyrk eru aðskildar með hálf-gegndræpri himnu, færist vatn náttúrulega frá lægri styrkhliðinni yfir á hærri styrkinn. Þessi hreyfing heldur áfram þar til báðar hliðar ná jafnvægi. Þetta ferli er kallað osmósa.
Öfugt himnuflæði virkar með því að beita þrýstingi sem er meiri en náttúrulegur osmósuþrýstingur á þétt vatnshliðinni. Þessi ytri þrýstingur þvingar vatnssameindir til að hreyfast í gagnstæða átt, fara í gegnum himnuna en skilja eftir uppleyst mengunarefni.
Niðurstaðan er tveir straumar:
- Gegndrætt vatn:hreinsað vatn sem fer í gegnum himnuna
- Vatnsþykkni:vatn sem inniheldur höfnuð sölt og aðskotaefni
Þessi meginregla gerir RO kerfum kleift að ná djúpri hreinsun og afsöltun.
Uppbygging RO-himnu
Dæmigert RO himnueining samanstendur af nokkrum lögum sem vinna saman til að ná há-afköstum síun. Helstu lögin eru:
Pólýamíð þunnt-kvikmyndasamsett lag
Pólýamíðlagið er virka aðskilnaðarlagið á RO himnunni. Það ákvarðar salt höfnunargetu himnunnar og vatnsgegndræpi.
Vegna þess að þetta lag hefur afar litlar sameinda-stærðarrásir geta aðeins vatnssameindir farið í gegnum á skilvirkan hátt á meðan uppleystum jónum og mengunarefnum er hafnað.
Porous stuðningslag
Stuðningslagið veitir vélrænan styrk og viðheldur uppbyggingu himnunnar. Það gerir vatni kleift að flæða í gegnum á meðan það styður þunnt pólýamíðlagið.
Nonwoven dúkurlag
Neðsta stuðningslagið veitir stöðugleika og vernd, sem gerir himnunni kleift að standast þrýsting við langtíma notkun.
Þessi lög eru sameinuð í spíral-sárhimnueiningu, sem gefur stórt síunarsvæði í þéttri hönnun.
Hvað fjarlægir RO himna?
Aðalhlutverk RO himnu er afsöltun, sem gerir hana mjög árangursríka við að draga úr heildaruppleystu efnum (TDS). Það fjarlægir fjölbreytt úrval uppleystra salta, þar á meðal natríum, klóríð, kalsíum, magnesíum, súlfat og aðrar jónir sem stuðla að hörku vatns og mikilli seltu. Þessi hæfileiki gerir RO himnur að ákjósanlega lausninni til að meðhöndla kranavatn, grunnvatn, brakvatn og sjó, auk þess að framleiða hreinsað vatn fyrir viðskipta- og iðnaðarnotkun.
Fyrir utan saltfjarlægingu eru RO himnur einnig mjög duglegar við að draga úr þungmálma eins og blý, arsen, kvikasilfur, kadmíum og króm. Þessi aðskotaefni geta stafað af losun iðnaðar, öldrunarvatnsdreifingarkerfum eða náttúrulegum jarðmyndunum. Með því að fjarlægja þessi skaðlegu efni hjálpa RO kerfi til að bæta vatnsöryggi fyrir bæði drykkjar- og iðnaðarferli.
Þétt pólýamíð himnulagið veitir einnig áhrifaríka hindrun gegn örverum, þar á meðal bakteríum, vírusum og mörgum öðrum sýkla. Þrátt fyrir að RO himnur geti náð afar mikilli örveruhöfnun, eru flest vatnsmeðferðarkerfi samt með formeðferð og eftir-sótthreinsunarferli til að vernda himnuna gegn gróðursetningu og tryggja stöðuga-afköst til lengri tíma.
Að auki geta himnur með öfugri himnuflæði dregið verulega úr mörgum lífrænum efnasamböndum og efnafræðilegum aðskotaefnum, þar með talið skordýraeitur, illgresiseyðir, lífræn leysiefni og ýmis iðnaðarefni. Höfnunarhagkvæmni fer eftir þáttum eins og sameindastærð, rafhleðslu, himnueiginleikum og rekstrarskilyrðum, en RO tækni gefur almennt mun hærra flutningshraða en hefðbundnar síunaraðferðir.
Á heildina litið getur RO himna fjarlægt uppleyst sölt, þungmálma, örverur, lífræn mengunarefni og mörg aðskotaefni samtímis, sem gerir hana að einni umfangsmestu vatnshreinsunartækni sem völ er á.
RO Membrane vs Other Membrane Technologies
RO himnur eru oft bornar saman við Ultrafiltration (UF) og Nanofiltration (NF) vegna þess að allar þrjár tæknirnar nota þrýstings-drifinn himnuaðskilnað. Hins vegar er síunargeta þeirra mismunandi.
| Eiginleiki | UF himna | NF himna | RO himna |
|---|---|---|---|
| Síunarstig | Öreindir | Litlar sameindir og jónir | Uppleyst sölt og aðskotaefni |
| Dæmigert svitaholastærð | Um 10 nm | Um 1 nm | Um 0,1 nm |
| Aðalaðskilnaðaraðferð | Stærðarútilokun | Stærð + hleðsluáhrif | Dreifing lausnar |
| Fjarlægir sviflaus efni | Frábært | Frábært | Frábært |
| Fjarlægir bakteríur | Frábært | Frábært | Frábært |
| Fjarlægir uppleyst sölt | Nei | Hluti | Frábært |
| Rekstrarþrýstingur | Lágt | Miðlungs | Hátt |
| Aðalumsókn | Formeðferð | Mýking og sértækur aðskilnaður | Afsöltun og mjög-hreint vatn |
UF himnur eru aðallega notaðar til að fjarlægja sviflausn, bakteríur og stórar sameindir. NF himnur veita sértæka fjarlægingu á hörkujónum og lífrænum efnasamböndum. RO himnur bjóða upp á hæsta hreinsunarstigið með því að fjarlægja flest uppleyst efni.
Fyrir mörg iðnaðarvatnsmeðferðarkerfi eru UF, NF og RO ekki samkeppnistækni heldur viðbótarferli. Dæmigert kerfi getur notað UF sem formeðferð og síðan RO til lokahreinsunar.
