آب شیرین کن صنعتی

اسمز معکوس چگونه کار می کند؟

اسمز معکوس با استفاده از یک پمپ فشار بالا برای افزایش فشار در سمت نمک RO و فشار دادن آب به غشای نیمه تراوا RO کار می کند و تقریباً تمام (حدود 95٪ تا 99٪) نمک های محلول را در پسماند باقی می گذارد. جریان مقدار فشار مورد نیاز به غلظت نمک آب خوراک بستگی دارد. هر چه آب خوراک غلیظ تر باشد، فشار بیشتری برای غلبه بر فشار اسمزی مورد نیاز است.

آب نمک زدایی شده که غیر معدنی یا یونیزه می شود، آب تراوش (یا محصول) نامیده می شود. جریان آبی که حامل آلاینده های غلیظی است که از غشای RO عبور نکرده اند، جریان رد (یا کنسانتره) نامیده می شود.

غشای Ro

همانطور که آب تغذیه تحت فشار وارد غشای RO می شود (فشار کافی برای غلبه بر فشار اسمزی)، مولکول های آب از غشای نیمه تراوا عبور می کنند و نمک ها و سایر آلاینده ها اجازه عبور ندارند و از طریق جریان دفع تخلیه می شوند (همچنین به عنوان شناخته شده است) کنسانتره یا جریان آب نمک)، که به سمت تخلیه می رود یا می تواند در برخی شرایط به منبع آب خوراک برگشت داده شود تا از طریق سیستم RO برای صرفه جویی در مصرف آب بازیافت شود. آبی که از غشای RO عبور می کند، آب نفوذی یا محصول نامیده می شود و معمولاً حدود 95٪ تا 99٪ از نمک های محلول از آن حذف می شود.

درک این نکته مهم است که یک سیستم آب شیرین کن صنعتی از فیلتر متقابل به جای فیلتراسیون استاندارد استفاده می کند که در آن آلاینده ها در محیط فیلتر جمع آوری می شوند. با فیلتراسیون متقاطع، محلول از فیلتر عبور می کند، یا از صافی با دو خروجی عبور می کند: آب تصفیه شده به یک طرف و آب آلوده به سمت دیگری می رود. برای جلوگیری از تجمع آلاینده ها، فیلتراسیون جریان متقاطع اجازه می دهد تا آب تجمع آلاینده ها را از بین ببرد و همچنین اجازه می دهد تا تلاطم کافی برای تمیز نگه داشتن سطح غشاء ایجاد شود.

اسمز معکوس چه آلاینده هایی را از آب پاک می کند؟

اسمز معکوس قادر است تا بیش از 99 درصد نمک‌های محلول (یون)، ذرات، کلوئیدها، مواد آلی، باکتری‌ها و پیروژن‌ها را از آب خوراک حذف کند (اگرچه برای حذف 100 درصد باکتری‌ها و ویروس‌ها نباید به سیستم RO اعتماد کرد. ). یک غشای RO آلاینده ها را بر اساس اندازه و بار آنها دفع می کند. هر آلاینده ای که وزن مولکولی آن بیشتر از 200 باشد احتمالاً توسط یک سیستم RO که به درستی کار می کند رد می شود (برای مقایسه یک مولکول آب دارای MW 18 است). به همین ترتیب، هرچه بار یونی آلاینده بیشتر باشد، احتمال بیشتری وجود دارد که قادر به عبور از غشای RO نباشد. به عنوان مثال، یک یون سدیم تنها یک بار (تک ظرفیتی) دارد و توسط غشای RO و همچنین کلسیم که دارای دو بار است دفع نمی شود. به همین ترتیب، به همین دلیل است که یک سیستم RO گازهایی مانند2Co را به خوبی حذف نمی کند زیرا آنها در محلول بسیار یونیزه (شارژ) نیستند و وزن مولکولی بسیار کمی دارند. از آنجایی که یک سیستم RO گازها را حذف نمی کند، آب تراوش می تواند کمی کمتر از سطح pH معمولی بسته به سطح CO2 در آب تغذیه داشته باشد زیرا CO2 به اسید کربنیک تبدیل می شود.

اسمز معکوس در تصفیه آب های شور، سطحی و زیرزمینی برای کاربردهای جریان بزرگ و کوچک بسیار موثر است. برخی از صنایعی که از آب RO استفاده می کنند شامل داروسازی، آب خوراک دیگ بخار، مواد غذایی و آشامیدنی، تکمیل فلزات و ساخت نیمه هادی است.

محاسبات عملکرد و طراحی اسمز معکوس

تعداد انگشت شماری از محاسبات وجود دارد که برای قضاوت در مورد عملکرد یک سیستم RO و همچنین برای ملاحظات طراحی استفاده می شود. یک سیستم RO دارای ابزار دقیقی است که کیفیت، جریان، فشار و گاهی اوقات داده های دیگر مانند دما یا ساعات کار را نمایش می دهد. برای اندازه گیری دقیق عملکرد یک سیستم RO، حداقل به پارامترهای عملیاتی زیر نیاز دارید:

فشار تغذیه

فشار نفوذ

فشار متمرکز کنید

هدایت تغذیه

رسانایی نفوذی

جریان خوراک

جریان نفوذ

درجه حرارت

درصد رد نمک

این معادله به شما می گوید که غشاهای RO چقدر در حذف آلاینده ها موثر هستند. این به شما نمی گوید که هر غشای جداگانه چگونه عمل می کند، بلکه به طور کلی عملکرد سیستم را به طور متوسط ​​نشان می دهد. یک سیستم RO خوب طراحی شده با غشاهای RO که به درستی کار می کنند، 95٪ تا 99٪ بیشتر آلاینده های آب خوراک (که اندازه و بار مشخصی دارند) را رد می کند. با استفاده از معادله زیر می توانید تعیین کنید که غشاهای RO چقدر در حذف آلاینده ها موثر هستند:

درصد دفع نمک = رسانایی آب خوراک - رسانایی آب تراوش × 100

رسانایی خوراک

هر چه میزان دفع نمک بیشتر باشد، سیستم عملکرد بهتری دارد. دفع کم نمک می تواند به این معنی باشد که غشاها نیاز به تمیز کردن یا تعویض دارند.

درصد عبور نمک

این به سادگی معکوس دفع نمک است که در معادله قبلی توضیح داده شد. این مقدار نمک بیان شده به صورت درصدی است که از سیستم RO عبور می کند. هرچه گذرگاه نمک کمتر باشد، سیستم عملکرد بهتری دارد. عبور نمک زیاد می تواند به این معنی باشد که غشاها نیاز به تمیز کردن یا تعویض دارند.

درصد عبور نمک = (1 - دفع نمک %)

بهبود ٪

درصد بازیابی مقدار آبی است که به عنوان آب نفوذ پذیر خوب "بازیابی" می شود. راه دیگری برای فکر کردن به درصد بازیابی مقدار آبی است که به عنوان کنسانتره برای تخلیه فرستاده نمی شود، بلکه به عنوان آب تراوش یا محصول جمع آوری می شود. هر چه درصد بازیابی بیشتر باشد به این معنی است که شما آب کمتری را به عنوان کنسانتره برای تخلیه می فرستید و در آب نفوذ بیشتری صرفه جویی می کنید. با این حال، اگر درصد بازیابی برای طراحی RO بیش از حد بالا باشد، می تواند منجر به مشکلات بزرگتری به دلیل پوسته پوسته شدن و رسوب شود. درصد بازیابی برای یک سیستم RO با کمک نرم افزار طراحی با در نظر گرفتن عوامل متعددی مانند شیمی آب خوراک و پیش تصفیه RO قبل از سیستم RO ایجاد می شود. بنابراین، درصد بازیابی مناسبی که یک RO باید در آن کار کند بستگی به این دارد که برای چه چیزی طراحی شده است. با محاسبه % Recovery می توانید به سرعت تشخیص دهید که آیا سیستم خارج از طراحی مورد نظر کار می کند یا خیر. محاسبه % Recovery به شرح زیر است:

% بازیابی = نرخ جریان نفوذ (gpm) × 100

نرخ جریان خوراک (gpm)

به عنوان مثال، اگر میزان بازیابی 75 درصد باشد، این بدان معناست که به ازای هر 100 گالن آب خوراکی که وارد سیستم RO می شود، 75 گالن به عنوان آب نفوذ پذیر قابل استفاده و 25 گالن به عنوان کنسانتره تخلیه می شود. سیستم‌های RO صنعتی معمولاً بسته به ویژگی‌های آب خوراک و سایر ملاحظات طراحی، بین 50 تا 85 درصد بازیابی را انجام می‌دهند.

عامل تمرکز

ضریب غلظت مربوط به بازیابی سیستم RO است و معادله مهمی برای طراحی سیستم RO است. هر چه آب بیشتری به عنوان تراوش بازیابی کنید (درصد بازیابی بیشتر)، نمک ها و آلاینده های غلیظ بیشتری در جریان کنسانتره جمع آوری می کنید. این می تواند منجر به پتانسیل بالاتر برای پوسته پوسته شدن روی سطح غشاء RO زمانی شود که ضریب غلظت برای طراحی سیستم و ترکیب آب تغذیه بیش از حد بالا باشد.

ضریب تمرکز = 1

1 - درصد بازیابی

مفهوم هیچ تفاوتی با دیگ بخار یا برج خنک کننده ندارد. هر دوی آنها آب تصفیه شده ای دارند که از سیستم خارج می شود (بخار) و در نهایت یک محلول غلیظ را پشت سر می گذارند. با افزایش درجه غلظت، از حد حلالیت ممکن است فراتر رفته و به صورت رسوب بر روی سطح تجهیزات رسوب کند.

به عنوان مثال، اگر جریان خوراک شما 100 گرم در دقیقه و جریان نفوذی شما 75 گرم در دقیقه باشد، پس بازیابی (75/100) x 100 = 75٪ است. برای یافتن ضریب غلظت، فرمول 1 ÷ (1-75%) = 4 خواهد بود.

ضریب غلظت 4 به این معنی است که آبی که به جریان کنسانتره می رود، 4 برابر بیشتر از آب تغذیه خواهد بود. اگر آب تغذیه در این مثال 500 ppm بود، جریان کنسانتره 500 x 4 = 2000 ppm بود.