11 märts 2022
STARK: pöördosmoosi süsteem. Kuidas pöördosmoos töötab?
See artikkel on suunatud publikule, kellel on pöördosmoosiveega vähe või üldse mitte kogemusi, ja püüab selgitada põhitõdesid lihtsate sõnadega, mis peaksid jätma lugejale parema üldise ülevaate pöördosmoosi veetehnoloogiast ja selle rakendustest.
Pöördosmoosi mõistmine
Pöördosmoos, mida tavaliselt nimetatakse RO-ks, on protsess, mille käigus demineraliseerite või deioniseerite vett, surudes selle rõhu all läbi poolläbilaskva pöördosmoosi membraani.
Kuidas pöördosmoos töötab?
Pöördosmoos töötab kõrgsurvepumba abil, et suurendada rõhku RO soolapoolsel küljel ja suruda vesi üle poolläbilaskva RO-membraani, jättes peaaegu kõik (umbes 95–99%) lahustunud sooladest tagasilükkamisvoogu. Vajalik rõhk sõltub toitevee soolasisaldusest. Mida kontsentreeritum on toitevesi, seda suuremat survet on vaja osmootse rõhu ületamiseks.
Magestatud vett, mis on demineraliseeritud või deioniseeritud, nimetatakse permeaat- (või toote)veeks. Veejuga, mis kannab kontsentreeritud saasteaineid, mis ei läbinud RO-membraani, nimetatakse rejektiivseks (või kontsentraadiks) vooluks.
Kui toitevesi siseneb rõhu all RO-membraanisse (piisav rõhk osmootse rõhu ületamiseks), läbivad veemolekulid poolläbilaskvat membraani ning sooladel ja muudel saasteainetel ei lasta läbi ning need juhitakse läbi rejekvisiidijoa (tuntud ka kui kontsentraadi või soolvee vool), mis läheb äravoolu või võib mõnel juhul suunata tagasi toiteveevarustusse, et see RO-süsteemi kaudu ringlusse võtta säästa vett. Vett, mis jõuab läbi RO-membraani, nimetatakse permeaadiks või tooteveeks ja tavaliselt eemaldatakse sellest umbes 95–99% lahustunud sooladest.
Oluline on mõista, et RO-süsteem kasutab ristfiltreerimist, mitte standardset filtreerimist, kus saasteained kogutakse filtrikandjasse. Ristfiltreerimisel läbib lahus filtri või läbib filtri kahe väljalaskeavaga: filtreeritud vesi läheb ühte ja saastunud vesi teist pidi. Saasteainete kogunemise vältimiseks võimaldab ristvoolufiltreerimine vett pühkida kogunenud saasteained ära ja võimaldab ka piisavalt turbulentsi, et hoida membraani pind puhtana.
Milliseid saasteaineid eemaldab pöördosmoos veest?
Pöördosmoos on võimeline eemaldama toiteveest kuni 99%+ lahustunud sooladest (ioonid), osakestest, kolloididest, orgaanilistest ainetest, bakteritest ja pürogeenidest (kuigi RO-süsteemile ei tohiks loota 100% bakterite ja viiruste eemaldamiseks). RO-membraan lükkab saasteained tagasi nende suuruse ja laengu alusel. Kõik saasteained, mille molekulmass on suurem kui 200, tõrjutakse tõenäoliselt korralikult töötava RO-süsteemi poolt tagasi (võrdluseks, veemolekuli MW on 18). Samuti, mida suurem on saasteaine ioonlaeng, seda tõenäolisemalt ei suuda see RO-membraani läbida. Näiteks naatriumioonil on ainult üks laeng (monovalentne) ja seda ei lükka tagasi RO-membraan, samuti näiteks kaltsium, millel on kaks laengut. Samuti ei eemalda RO-süsteem gaase, nagu CO2, väga hästi, kuna need ei ole lahuses olles tugevalt ioniseeritud (laetud) ja neil on väga väike molekulmass. Kuna RO-süsteem ei eemalda gaase, võib permeaatvee pH tase olla tavapärasest veidi madalam, sõltuvalt CO2 tasemest toitevees, kuna CO2 muundatakse süsihappeks.
Pöördosmoos on väga tõhus riim-, pinna- ja põhjavee töötlemisel nii suurte kui ka väikeste vooludega rakenduste jaoks. Mõned näited tööstusharudest, mis kasutavad RO-vett, on farmaatsia, katla toitevesi, toit ja jook, metalli viimistlemine ja pooljuhtide tootmine.
Pöördosmoosi jõudluse ja disaini arvutused
On käputäis arvutusi, mida kasutatakse RO-süsteemi jõudluse hindamiseks ja ka disainikaalutlusteks. RO-süsteemil on mõõteriistad, mis kuvavad kvaliteeti, vooluhulka, rõhku ja mõnikord ka muid andmeid, nagu temperatuur või töötunnid. RO-süsteemi jõudluse täpseks mõõtmiseks vajate vähemalt järgmisi tööparameetreid:
pöördosmoosi süsteem
Pöördosmoosi mõistmine
Pöördosmoos, mida tavaliselt nimetatakse RO-ks, on protsess, mille käigus demineraliseerite või deioniseerite vett, surudes selle rõhu all läbi poolläbilaskva pöördosmoosi membraani.
Kuidas pöördosmoos töötab?
Pöördosmoos töötab kõrgsurvepumba abil, et suurendada rõhku RO soolapoolsel küljel ja suruda vesi üle poolläbilaskva RO-membraani, jättes peaaegu kõik (umbes 95–99%) lahustunud sooladest tagasilükkamisvoogu. Vajalik rõhk sõltub toitevee soolasisaldusest. Mida kontsentreeritum on toitevesi, seda suuremat survet on vaja osmootse rõhu ületamiseks.
Magestatud vett, mis on demineraliseeritud või deioniseeritud, nimetatakse permeaat- (või toote)veeks. Veejuga, mis kannab kontsentreeritud saasteaineid, mis ei läbinud RO-membraani, nimetatakse rejektiivseks (või kontsentraadiks) vooluks.
Kui toitevesi siseneb rõhu all RO-membraanisse (piisav rõhk osmootse rõhu ületamiseks), läbivad veemolekulid poolläbilaskvat membraani ning sooladel ja muudel saasteainetel ei lasta läbi ning need juhitakse läbi rejekvisiidijoa (tuntud ka kui kontsentraadi või soolvee vool), mis läheb äravoolu või võib mõnel juhul suunata tagasi toiteveevarustusse, et see RO-süsteemi kaudu ringlusse võtta säästa vett. Vett, mis jõuab läbi RO-membraani, nimetatakse permeaadiks või tooteveeks ja tavaliselt eemaldatakse sellest umbes 95–99% lahustunud sooladest.
Oluline on mõista, et RO-süsteem kasutab ristfiltreerimist, mitte standardset filtreerimist, kus saasteained kogutakse filtrikandjasse. Ristfiltreerimisel läbib lahus filtri või läbib filtri kahe väljalaskeavaga: filtreeritud vesi läheb ühte ja saastunud vesi teist pidi. Saasteainete kogunemise vältimiseks võimaldab ristvoolufiltreerimine vett pühkida kogunenud saasteained ära ja võimaldab ka piisavalt turbulentsi, et hoida membraani pind puhtana.
Milliseid saasteaineid eemaldab pöördosmoos veest?
Pöördosmoos on võimeline eemaldama toiteveest kuni 99%+ lahustunud sooladest (ioonid), osakestest, kolloididest, orgaanilistest ainetest, bakteritest ja pürogeenidest (kuigi RO-süsteemile ei tohiks loota 100% bakterite ja viiruste eemaldamiseks). RO-membraan lükkab saasteained tagasi nende suuruse ja laengu alusel. Kõik saasteained, mille molekulmass on suurem kui 200, tõrjutakse tõenäoliselt korralikult töötava RO-süsteemi poolt tagasi (võrdluseks, veemolekuli MW on 18). Samuti, mida suurem on saasteaine ioonlaeng, seda tõenäolisemalt ei suuda see RO-membraani läbida. Näiteks naatriumioonil on ainult üks laeng (monovalentne) ja seda ei lükka tagasi RO-membraan, samuti näiteks kaltsium, millel on kaks laengut. Samuti ei eemalda RO-süsteem gaase, nagu CO2, väga hästi, kuna need ei ole lahuses olles tugevalt ioniseeritud (laetud) ja neil on väga väike molekulmass. Kuna RO-süsteem ei eemalda gaase, võib permeaatvee pH tase olla tavapärasest veidi madalam, sõltuvalt CO2 tasemest toitevees, kuna CO2 muundatakse süsihappeks.
Pöördosmoos on väga tõhus riim-, pinna- ja põhjavee töötlemisel nii suurte kui ka väikeste vooludega rakenduste jaoks. Mõned näited tööstusharudest, mis kasutavad RO-vett, on farmaatsia, katla toitevesi, toit ja jook, metalli viimistlemine ja pooljuhtide tootmine.
Pöördosmoosi jõudluse ja disaini arvutused
On käputäis arvutusi, mida kasutatakse RO-süsteemi jõudluse hindamiseks ja ka disainikaalutlusteks. RO-süsteemil on mõõteriistad, mis kuvavad kvaliteeti, vooluhulka, rõhku ja mõnikord ka muid andmeid, nagu temperatuur või töötunnid. RO-süsteemi jõudluse täpseks mõõtmiseks vajate vähemalt järgmisi tööparameetreid:
- Etteande rõhk
- Läbitungiv rõhk
- Kontsentraadi rõhk
- Sööda juhtivus
- Permeaadi juhtivus
- Sööda vool
- Läbitungiv vool
- Temperatuur
pöördosmoosi süsteem