I. Introduzione alla membrana di osmosi inversa
Ro sta perMembrana di osmosi inversa. Normalmente, l'acqua scorre da una bassa concentrazione ad alta concentrazione. Tuttavia, sotto pressione, il flusso si inverte dall'alta concentrazione a bassa concentrazione. Questo è noto come il principio dell'osmosi inversa.
La dimensione dei pori delle membrane RO è circa 0. 000 1 micron around 1/5.000 della dimensione dei batteri o dei virus, quindi consente di passare solo molecole d'acqua e alcuni ioni minerali benefici. Altre impurità e metalli pesanti vengono scaricate attraverso l'outlet delle acque reflue. Le membrane RO sono ampiamente utilizzate nella desalinizzazione dell'acqua di mare e nel riciclaggio delle acque reflue dello spazio e sono quindi spesso definite reni artificiali ad alta tecnologia.
Le membrane RO sono membrane semi-permeabili sintetiche progettate per imitare le membrane biologiche. Sono comunemente realizzati con materiali polimerici come acetato di cellulosa, poliidrazide aromatica o poliammide aromatica. I pori sulla superficie della membrana vanno in genere da 0. 5 a 10 nm e la loro permeabilità dipende dalla struttura chimica della membrana. Alcuni materiali rifiutano bene i sali ma hanno una permeabilità all'acqua più lenta, mentre altri con più gruppi idrofili consentono un flusso d'acqua più rapido.
1. Principio di osmosi inversa
Per comprendere RO, dobbiamo prima sapere cos'è "osmosi": quando due soluzioni con diverse concentrazioni di sale sono separate da una membrana semi-permeabile, l'acqua scorre naturalmente dal lato con una minore concentrazione di sale al lato con una maggiore concentrazione di sale. I sali stessi non passano. Questo processo continua fino a raggiungere l'equilibrio ed è guidato dalla pressione osmotica.
Se la pressione maggiore della pressione osmotica viene applicata sul lato ad alta sainità, il flusso d'acqua può essere invertito, questa è osmosi inversa. In questo modo, le molecole d'acqua vengono forzate attraverso la membrana dall'altra parte, lasciando indietro sali e impurità, purificando efficacemente l'acqua.
2. Origine della tecnologia RO
Negli anni '50, lo scienziato americano Dr. S. Sourirajan scoprì una sottile membrana nel corpo di un gabbiano, che poteva separare l'acqua dolce dall'acqua di mare all'interno del corpo dell'uccello usando la pressione. Questo concetto ha gettato le basi per la teoria RO.
Nel 1953, l'Università della Florida applicò questa tecnologia alle attrezzature di desalinizzazione. Nel 1960, il governo degli Stati Uniti ha finanziato la ricerca presso la UCLA Medical School, guidata dal Dr. Sidney Lode e dalla dott.ssa Sourirajan, per sviluppare membrane RO per i programmi spaziali. L'obiettivo era ridurre la necessità di trasportare grandi quantità di acqua nello spazio. Nel tempo, sono stati coinvolti altri ricercatori, avanzando notevolmente la qualità e la quantità della tecnologia della membrana RO e risolvendo le principali sfide di purificazione dell'acqua per l'umanità.
Ii. Introduzione alla membrana ultrafiltrazione
Le membrane ultrafiltrazioni (UF) hanno dimensioni dei pori uniformi che vanno da {{0}}. 001 a 0,02 micron. Sotto la pressione, queste membrane filtrano molecole più grandi della dimensione dei pori, separando efficacemente le particelle con pesi molecolari su 500 daltons o dimensioni superiori a 10 nm. Le membrane UF sono state una delle prime membrane di separazione polimerica sviluppate e sono state utilizzate a livello industriale dagli anni '60.
La filtrazione UF si basa sulle differenze di pressione per separare i soluti e concentrare sostanze. Queste membrane sono generalmente realizzate in acetato di cellulosa o materiali polimerici simili. Sono particolarmente utili per separare sospensioni colloidali che sono difficili da gestire con altri metodi. Le applicazioni di membrana UF continuano ad espandersi.
La filtrazione della membrana guidata dalla pressione include tre tipi principali:
Microfiltrazione (MF): 0.02–10 μm
Ultrafiltrazione (UF): 0.001–0.02 μm
Osmosi inversa (RO): 0.0001–0.001 μm
Iii. Caratteristiche delle membrane RO
Alto tasso di desalinizzazione anche a portate elevate
Forte resistenza meccanica e durata di lunga durata
Prestazioni efficaci a bassa pressione operativa
Resistente alle reazioni chimiche e biochimiche
Impatto minimo da pH, temperatura e altri fattori
Materie prime facili da trovare, produzione semplice e a basso costo
IV. Caratteristiche delle membrane UF
Nessun cambiamento di fase durante il processo UF; operazione stabile a temperatura ambiente
Progettazione di attrezzature compatte, impronta ridotta e facile da usare
Semplice processo di separazione con un alto livello di automazione
In grado di separare le sostanze basate sul peso molecolare
Ampia adattabilità a diverse qualità idriche e una vasta gamma di applicazioni
V. Applicazioni delle membrane RO
Le membrane RO sono utilizzate in vari settori, tra cui:
Generazione di energia
Petrolchimico
Produzione in acciaio
Elettronica
Farmaceutici
Cibo e bevande
Trattamento delle acque municipali e protezione ambientale
Giocano ruoli chiave in:
Acqua di mare desalinizzata e acqua salmastra
Produrre acqua di alimentazione della caldaia
Creare acqua pura industriale e acqua ultra-pura per l'elettronica
Fare acqua potabile
Trattamento delle acque reflue
Processi di separazione e purificazione specializzati
