11. ožujka 2022.
STARK: sustav reverzne osmoze. Kako djeluje reverzna osmoza?
Ovaj je članak namijenjen publici koja ima malo ili nimalo iskustva s vodom s reverznom osmozom i pokušat će objasniti osnove jednostavnim terminima koji bi čitatelju trebali omogućiti bolje cjelokupno razumijevanje tehnologije vode reverzne osmoze i njezine primjene.
Razumijevanje reverzne osmoze
Reverzna osmoza, koja se obično naziva RO, je proces u kojem demineralizirate ili deionizirate vodu gurajući je pod pritiskom kroz polupropusnu membranu reverzne osmoze.
Kako djeluje reverzna osmoza?
Reverzna osmoza djeluje pomoću visokotlačne pumpe za povećanje tlaka na slanoj strani RO i guranje vode preko polupropusne RO membrane, ostavljajući gotovo sve (oko 95% do 99%) otopljenih soli iza sebe u toku odbacivanja. Potrebna količina tlaka ovisi o koncentraciji soli u napojnoj vodi. Što je napojna voda koncentriranija, to je potreban veći pritisak za prevladavanje osmotskog tlaka.
Desalinizirana voda koja je demineralizirana ili deionizirana naziva se permeatna (ili proizvodna) voda. Vodeni tok koji nosi koncentrirane zagađivače koji nisu prošli kroz RO membranu naziva se odbačena (ili koncentrirana) struja.
Kako napojna voda ulazi u RO membranu pod pritiskom (dovoljan pritisak za prevladavanje osmotskog tlaka), molekule vode prolaze kroz polupropusnu membranu, a soli i drugi zagađivači ne smiju proći i ispuštaju se kroz tok odbacivanja (poznat i kao koncentrat ili mlaz slane otopine), koji se odvodi ili se u nekim okolnostima može vratiti u opskrbu napojnom vodom kako bi se reciklirao kroz RO sustav kako bi se reciklirao kroz RO sustav štedite vodu. Voda koja prolazi kroz RO membranu naziva se permeat ili proizvodna voda i obično se iz nje uklanja oko 95% do 99% otopljenih soli.
Važno je razumjeti da RO sustav koristi unakrsnu filtraciju, a ne standardnu filtraciju gdje se zagađivači skupljaju unutar filtarskog medija. Unakrsnom filtracijom otopina prolazi kroz filtar ili prelazi filtar s dva izlaza: filtrirana voda ide u jednom smjeru, a kontaminirana voda u drugom smjeru. Kako bi se izbjeglo nakupljanje zagađivača, filtracija s poprečnim protokom omogućuje vodi da ukloni nakupine zagađivača i također omogućuje dovoljno turbulencije da površina membrane ostane čista.
Koje će zagađivače reverzna osmoza ukloniti iz vode?
Reverzna osmoza može ukloniti do 99%+ otopljenih soli (iona), čestica, koloida, organskih tvari, bakterija i pirogena iz napojne vode (iako se ne treba oslanjati na RO sustav za uklanjanje 100% bakterija i virusa). RO membrana odbacuje zagađivače na temelju njihove veličine i naboja. Svaki zagađivač koji ima molekularnu težinu veću od 200 vjerojatno će odbaciti pravilno funkcionirajući RO sustav (za usporedbu, molekula vode ima MW od 18). Isto tako, što je veći ionski naboj zagađivača, veća je vjerovatnoća da neće moći proći kroz RO membranu. Na primjer, natrijev ion ima samo jedan naboj (monovalentan) i RO membrana ga ne odbacuje, kao ni kalcij, na primjer, koji ima dva naboja. Isto tako, to je razlog zašto RO sustav ne uklanja plinove poput CO2 vrlo dobro jer nisu visoko ionizirani (nabijeni) dok su u otopini i imaju vrlo nisku molekularnu težinu. Budući da RO sustav ne uklanja plinove, permeatna voda može imati nešto nižu razinu pH od normalne, ovisno o razinama CO2 u napojnoj vodi jer se CO2 pretvara u ugljičnu kiselinu.
Reverzna osmoza vrlo je učinkovita u obradi bočate, površinske i podzemne vode za primjene velikih i malih protoka. Neki primjeri industrija koje koriste RO vodu uključuju farmaceutsku vodu, napojnu vodu za kotlove, hranu i piće, završnu obradu metala i proizvodnju poluvodiča, da spomenemo samo neke.
Izračuni performansi i dizajna reverzne osmoze
Postoji pregršt izračuna koji se koriste za procjenu performansi RO sustava, kao i za razmatranje dizajna. RO sustav ima instrumente koji prikazuju kvalitetu, protok, tlak i ponekad druge podatke poput temperature ili sati rada. Da biste točno izmjerili performanse RO sustava, potrebni su vam najmanje sljedeći radni parametri:
Sustav reverzne osmoze
Razumijevanje reverzne osmoze
Reverzna osmoza, koja se obično naziva RO, je proces u kojem demineralizirate ili deionizirate vodu gurajući je pod pritiskom kroz polupropusnu membranu reverzne osmoze.
Kako djeluje reverzna osmoza?
Reverzna osmoza djeluje pomoću visokotlačne pumpe za povećanje tlaka na slanoj strani RO i guranje vode preko polupropusne RO membrane, ostavljajući gotovo sve (oko 95% do 99%) otopljenih soli iza sebe u toku odbacivanja. Potrebna količina tlaka ovisi o koncentraciji soli u napojnoj vodi. Što je napojna voda koncentriranija, to je potreban veći pritisak za prevladavanje osmotskog tlaka.
Desalinizirana voda koja je demineralizirana ili deionizirana naziva se permeatna (ili proizvodna) voda. Vodeni tok koji nosi koncentrirane zagađivače koji nisu prošli kroz RO membranu naziva se odbačena (ili koncentrirana) struja.
Kako napojna voda ulazi u RO membranu pod pritiskom (dovoljan pritisak za prevladavanje osmotskog tlaka), molekule vode prolaze kroz polupropusnu membranu, a soli i drugi zagađivači ne smiju proći i ispuštaju se kroz tok odbacivanja (poznat i kao koncentrat ili mlaz slane otopine), koji se odvodi ili se u nekim okolnostima može vratiti u opskrbu napojnom vodom kako bi se reciklirao kroz RO sustav kako bi se reciklirao kroz RO sustav štedite vodu. Voda koja prolazi kroz RO membranu naziva se permeat ili proizvodna voda i obično se iz nje uklanja oko 95% do 99% otopljenih soli.
Važno je razumjeti da RO sustav koristi unakrsnu filtraciju, a ne standardnu filtraciju gdje se zagađivači skupljaju unutar filtarskog medija. Unakrsnom filtracijom otopina prolazi kroz filtar ili prelazi filtar s dva izlaza: filtrirana voda ide u jednom smjeru, a kontaminirana voda u drugom smjeru. Kako bi se izbjeglo nakupljanje zagađivača, filtracija s poprečnim protokom omogućuje vodi da ukloni nakupine zagađivača i također omogućuje dovoljno turbulencije da površina membrane ostane čista.
Koje će zagađivače reverzna osmoza ukloniti iz vode?
Reverzna osmoza može ukloniti do 99%+ otopljenih soli (iona), čestica, koloida, organskih tvari, bakterija i pirogena iz napojne vode (iako se ne treba oslanjati na RO sustav za uklanjanje 100% bakterija i virusa). RO membrana odbacuje zagađivače na temelju njihove veličine i naboja. Svaki zagađivač koji ima molekularnu težinu veću od 200 vjerojatno će odbaciti pravilno funkcionirajući RO sustav (za usporedbu, molekula vode ima MW od 18). Isto tako, što je veći ionski naboj zagađivača, veća je vjerovatnoća da neće moći proći kroz RO membranu. Na primjer, natrijev ion ima samo jedan naboj (monovalentan) i RO membrana ga ne odbacuje, kao ni kalcij, na primjer, koji ima dva naboja. Isto tako, to je razlog zašto RO sustav ne uklanja plinove poput CO2 vrlo dobro jer nisu visoko ionizirani (nabijeni) dok su u otopini i imaju vrlo nisku molekularnu težinu. Budući da RO sustav ne uklanja plinove, permeatna voda može imati nešto nižu razinu pH od normalne, ovisno o razinama CO2 u napojnoj vodi jer se CO2 pretvara u ugljičnu kiselinu.
Reverzna osmoza vrlo je učinkovita u obradi bočate, površinske i podzemne vode za primjene velikih i malih protoka. Neki primjeri industrija koje koriste RO vodu uključuju farmaceutsku vodu, napojnu vodu za kotlove, hranu i piće, završnu obradu metala i proizvodnju poluvodiča, da spomenemo samo neke.
Izračuni performansi i dizajna reverzne osmoze
Postoji pregršt izračuna koji se koriste za procjenu performansi RO sustava, kao i za razmatranje dizajna. RO sustav ima instrumente koji prikazuju kvalitetu, protok, tlak i ponekad druge podatke poput temperature ili sati rada. Da biste točno izmjerili performanse RO sustava, potrebni su vam najmanje sljedeći radni parametri:
- Tlak napajanja
- Pritisak permeata
- Tlak koncentrata
- Vodljivost napajanja
- Vodljivost permeata
- Protok hrane
- Protok permeata
- Temperatura
Sustav reverzne osmoze