Обратный осмос

Обратный осмос ( RO ) — это процесс очистки воды, в котором используется частично проницаемая мембрана для отделения ионов , нежелательных молекул и более крупных частиц от питьевой воды. В обратном осмосе приложенное давление используется для преодоления осмотического давления , коллигативного свойства , которое обусловлено разностью химических потенциалов растворителя, термодинамическим параметром. Обратный осмос может удалять из воды многие типы растворенных и взвешенных химических веществ, а также биологические (в основном бактерии) и используется как в промышленных процессах, так и в производстве питьевой воды .. В результате растворенное вещество остается на стороне мембраны, находящейся под давлением, а чистый растворитель проходит на другую сторону. Чтобы быть «селективной», эта мембрана не должна пропускать большие молекулы или ионы через поры (отверстия), но должна позволять более мелким компонентам раствора (таким как молекулы растворителя, например, вода, H ₂ O) свободно проходить. ^[1]

В нормальном процессе осмоса растворитель естественным образом перемещается из области с низкой концентрацией растворенного вещества (высокий водный потенциал ) через мембрану в область с высокой концентрацией растворенного вещества (низкий водный потенциал). Движущей силой движения растворителя является уменьшение свободной энергии Гиббса системы, когда разница в концентрации растворителя по обе стороны мембраны уменьшается, создавая осмотическое давление из-за движения растворителя в более концентрированный раствор. Применение внешнего давления для обращения естественного потока чистого растворителя, таким образом, является обратным осмосом. Этот процесс аналогичен другим применениям мембранной технологии.

Обратный осмос отличается от фильтрации тем, что механизм потока жидкости основан на осмосе через мембрану. Преобладающим механизмом удаления при мембранной фильтрации является натяжение или удаление по размеру, когда поры имеют размер 0,01 микрометра или больше, поэтому теоретически процесс может достигать идеальной эффективности независимо от таких параметров, как давление и концентрация раствора. Вместо этого обратный осмос включает диффузию растворителя через мембрану, которая либо не является пористой, либо использует нанофильтрацию с размером пор 0,001 микрометра. Преобладающий механизм удаления связан с различиями в растворимости или диффузионной способности, и процесс зависит от давления, концентрации растворенного вещества и других условий. ^[2]

Обратный осмос наиболее широко известен тем, что используется для очистки питьевой воды от морской воды , удаления соли и других сточных вод из молекул воды. ^[3]

Производственная линия обратного осмоса, установка обратного осмоса North Cape Coral

Настольная система обратного осмоса

Модуль дисковой трубки с мембранной подушкой обратного осмоса и модуль спиральной намотки с мембраной обратного осмоса

Слои мембраны

Вырез 16-дюймовой трубки обратного осмоса

Схема системы обратного осмоса для обессоливания с использованием теплообменника давления .
1 : Приток морской воды,
2 : Поток пресной воды (40%),
3 : Поток концентрата (60%),
4 : Поток морской воды (60%),
5 : Концентрат (слив),
A: Поток насоса (40 %) ,
B : Циркуляционный насос,
C : Осмотическая установка с мембраной,
D : Теплообменник давления

Схема системы обратного осмоса для обессоливания с использованием насоса рекуперации энергии.
1 : Подача морской воды (100 %, 1 бар),
2 : Подача морской воды (100 %, 50 бар),
3 : Подача концентрата (60 %, 48 бар),
4 : Подача пресной воды (40 %, 1 бар) ,
5 : Концентрат для слива (60%, 1 бар),
A: Насос рекуперации давления,
B : Блок осмоса с мембраной