Marzec 11 2022
STARK: system odwróconej osmozy. Jak działa odwrócona osmoza?
Ten artykuł jest skierowany do odbiorców, którzy mają niewielkie lub żadne doświadczenie z wodą z odwróconej osmozy i spróbują wyjaśnić podstawy w prostych słowach, które powinny pozostawić czytelnika z lepszym ogólnym zrozumieniem technologii wody odwróconej osmozy i jej zastosowań.
Zrozumienie odwróconej osmozy
Odwrócona osmoza, powszechnie określana jako RO, to proces, w którym demineralizuje się lub dejonizuje wodę, przepychając ją pod ciśnieniem przez półprzepuszczalną membranę odwróconej osmozy.
Jak działa odwrócona osmoza?
Odwrócona osmoza działa przy użyciu pompy wysokociśnieniowej w celu zwiększenia ciśnienia po stronie soli odwróconej osmozy i przepchnięcia wody przez półprzepuszczalną membranę RO, pozostawiając prawie wszystkie (około 95% do 99%) rozpuszczonych soli w strumieniu odrzutów. Wymagana wielkość ciśnienia zależy od stężenia soli w wodzie zasilającej. Im bardziej skoncentrowana woda zasilająca, tym większe ciśnienie jest wymagane do pokonania ciśnienia osmotycznego.
Odsolona woda, która jest demineralizowana lub dejonizowana, nazywana jest wodą permeatową (lub produktową). Strumień wody, który przenosi skoncentrowane zanieczyszczenia, które nie przeszły przez membranę RO, nazywany jest strumieniem odrzutów (lub koncentratu).
Gdy woda zasilająca dostaje się do membrany RO pod ciśnieniem (ciśnienie wystarczające do pokonania ciśnienia osmotycznego), cząsteczki wody przechodzą przez półprzepuszczalną membranę, a sole i inne zanieczyszczenia nie mogą przejść i są odprowadzane przez strumień odrzutów (znany również jako koncentrat lub strumień solanki), który trafia do odpływu lub może być wprowadzany z powrotem do źródła wody zasilającej w pewnych okolicznościach w celu recyklingu przez system RO do oszczędzać wodę. Woda, która przechodzi przez membranę RO, nazywana jest permeatem lub wodą produktową i zwykle usuwa się z niej około 95% do 99% rozpuszczonych soli.
Ważne jest, aby zrozumieć, że system RO wykorzystuje filtrację krzyżową, a nie standardową filtrację, w której zanieczyszczenia są gromadzone w mediach filtracyjnych. W przypadku filtracji krzyżowej roztwór przechodzi przez filtr lub przecina filtr z dwoma wylotami: przefiltrowana woda płynie w jedną stronę, a zanieczyszczona woda w drugą. Aby uniknąć gromadzenia się zanieczyszczeń, filtracja krzyżowa umożliwia zmiatanie nagromadzonych zanieczyszczeń przez wodę, a także zapewnia wystarczające turbulencje, aby utrzymać powierzchnię membrany w czystości.
Jakie zanieczyszczenia usunie z wody odwrócona osmoza?
Odwrócona osmoza jest w stanie usunąć do 99%+ rozpuszczonych soli (jonów), cząstek, koloidów, substancji organicznych, bakterii i pirogenów z wody zasilającej (chociaż nie należy polegać na systemie RO w celu usunięcia 100% bakterii i wirusów). Membrana RO odrzuca zanieczyszczenia na podstawie ich wielkości i ładunku. Każde zanieczyszczenie o masie cząsteczkowej większej niż 200 jest prawdopodobnie odrzucane przez prawidłowo działający system odwróconej osmozy (dla porównania, cząsteczka wody ma MW 18). Podobnie, im większy ładunek jonowy zanieczyszczenia, tym większe prawdopodobieństwo, że nie będzie on w stanie przejść przez membranę RO. Na przykład jon sodu ma tylko jeden ładunek (jednowartościowy) i nie jest odrzucany przez membranę RO, podobnie jak np. wapń, który ma dwa ładunki. Podobnie, z tego powodu system odwróconej osmozy nie usuwa zbyt dobrze gazów, takich jak CO2, ponieważ nie są one silnie zjonizowane (naładowane) w roztworze i mają bardzo niską masę cząsteczkową. Ponieważ system odwróconej osmozy nie usuwa gazów, woda permeatowa może mieć nieco niższy niż normalny poziom pH w zależności od poziomu CO2 w wodzie zasilającej, ponieważ CO2 jest przekształcany w kwas węglowy.
Odwrócona osmoza jest bardzo skuteczna w uzdatnianiu wód słonawych, powierzchniowych i gruntowych zarówno w zastosowaniach o dużych, jak i małych przepływach. Niektóre przykłady branż wykorzystujących wodę RO to między innymi farmaceutyka, woda zasilająca kotły, żywność i napoje, wykańczanie metali i produkcja półprzewodników.
Wydajność odwróconej osmozy i obliczenia projektowe
Istnieje kilka obliczeń, które są wykorzystywane do oceny wydajności systemu odwróconej osmozy, a także do rozważań projektowych. System odwróconej osmozy jest wyposażony w oprzyrządowanie, które wyświetla jakość, przepływ, ciśnienie, a czasem inne dane, takie jak temperatura lub godziny pracy. Aby dokładnie zmierzyć wydajność systemu odwróconej osmozy, potrzebne są co najmniej następujące parametry pracy:
System odwróconej osmozy
Zrozumienie odwróconej osmozy
Odwrócona osmoza, powszechnie określana jako RO, to proces, w którym demineralizuje się lub dejonizuje wodę, przepychając ją pod ciśnieniem przez półprzepuszczalną membranę odwróconej osmozy.
Jak działa odwrócona osmoza?
Odwrócona osmoza działa przy użyciu pompy wysokociśnieniowej w celu zwiększenia ciśnienia po stronie soli odwróconej osmozy i przepchnięcia wody przez półprzepuszczalną membranę RO, pozostawiając prawie wszystkie (około 95% do 99%) rozpuszczonych soli w strumieniu odrzutów. Wymagana wielkość ciśnienia zależy od stężenia soli w wodzie zasilającej. Im bardziej skoncentrowana woda zasilająca, tym większe ciśnienie jest wymagane do pokonania ciśnienia osmotycznego.
Odsolona woda, która jest demineralizowana lub dejonizowana, nazywana jest wodą permeatową (lub produktową). Strumień wody, który przenosi skoncentrowane zanieczyszczenia, które nie przeszły przez membranę RO, nazywany jest strumieniem odrzutów (lub koncentratu).
Gdy woda zasilająca dostaje się do membrany RO pod ciśnieniem (ciśnienie wystarczające do pokonania ciśnienia osmotycznego), cząsteczki wody przechodzą przez półprzepuszczalną membranę, a sole i inne zanieczyszczenia nie mogą przejść i są odprowadzane przez strumień odrzutów (znany również jako koncentrat lub strumień solanki), który trafia do odpływu lub może być wprowadzany z powrotem do źródła wody zasilającej w pewnych okolicznościach w celu recyklingu przez system RO do oszczędzać wodę. Woda, która przechodzi przez membranę RO, nazywana jest permeatem lub wodą produktową i zwykle usuwa się z niej około 95% do 99% rozpuszczonych soli.
Ważne jest, aby zrozumieć, że system RO wykorzystuje filtrację krzyżową, a nie standardową filtrację, w której zanieczyszczenia są gromadzone w mediach filtracyjnych. W przypadku filtracji krzyżowej roztwór przechodzi przez filtr lub przecina filtr z dwoma wylotami: przefiltrowana woda płynie w jedną stronę, a zanieczyszczona woda w drugą. Aby uniknąć gromadzenia się zanieczyszczeń, filtracja krzyżowa umożliwia zmiatanie nagromadzonych zanieczyszczeń przez wodę, a także zapewnia wystarczające turbulencje, aby utrzymać powierzchnię membrany w czystości.
Jakie zanieczyszczenia usunie z wody odwrócona osmoza?
Odwrócona osmoza jest w stanie usunąć do 99%+ rozpuszczonych soli (jonów), cząstek, koloidów, substancji organicznych, bakterii i pirogenów z wody zasilającej (chociaż nie należy polegać na systemie RO w celu usunięcia 100% bakterii i wirusów). Membrana RO odrzuca zanieczyszczenia na podstawie ich wielkości i ładunku. Każde zanieczyszczenie o masie cząsteczkowej większej niż 200 jest prawdopodobnie odrzucane przez prawidłowo działający system odwróconej osmozy (dla porównania, cząsteczka wody ma MW 18). Podobnie, im większy ładunek jonowy zanieczyszczenia, tym większe prawdopodobieństwo, że nie będzie on w stanie przejść przez membranę RO. Na przykład jon sodu ma tylko jeden ładunek (jednowartościowy) i nie jest odrzucany przez membranę RO, podobnie jak np. wapń, który ma dwa ładunki. Podobnie, z tego powodu system odwróconej osmozy nie usuwa zbyt dobrze gazów, takich jak CO2, ponieważ nie są one silnie zjonizowane (naładowane) w roztworze i mają bardzo niską masę cząsteczkową. Ponieważ system odwróconej osmozy nie usuwa gazów, woda permeatowa może mieć nieco niższy niż normalny poziom pH w zależności od poziomu CO2 w wodzie zasilającej, ponieważ CO2 jest przekształcany w kwas węglowy.
Odwrócona osmoza jest bardzo skuteczna w uzdatnianiu wód słonawych, powierzchniowych i gruntowych zarówno w zastosowaniach o dużych, jak i małych przepływach. Niektóre przykłady branż wykorzystujących wodę RO to między innymi farmaceutyka, woda zasilająca kotły, żywność i napoje, wykańczanie metali i produkcja półprzewodników.
Wydajność odwróconej osmozy i obliczenia projektowe
Istnieje kilka obliczeń, które są wykorzystywane do oceny wydajności systemu odwróconej osmozy, a także do rozważań projektowych. System odwróconej osmozy jest wyposażony w oprzyrządowanie, które wyświetla jakość, przepływ, ciśnienie, a czasem inne dane, takie jak temperatura lub godziny pracy. Aby dokładnie zmierzyć wydajność systemu odwróconej osmozy, potrzebne są co najmniej następujące parametry pracy:
- Ciśnienie zasilania
- Ciśnienie przenikania
- Ciśnienie koncentratu
- Przewodność paszowa
- Przewodność permeatu
- Przepływ paszy
- Przepływ permeatu
- Temperatura
System odwróconej osmozy