11 maaliskuuta 2022
STARK:käänteisosmoosijärjestelmä. Kuinka käänteisosmoosi toimii?
Tämä artikkeli on suunnattu yleisölle, jolla on vähän tai ei lainkaan kokemusta käänteisosmoosivedestä ja joka yrittää selittää perusasiat yksinkertaisin termein, joiden pitäisi jättää lukijalle parempi yleinen käsitys käänteisosmoosivesitekniikasta ja sen sovelluksista.
Käänteisosmoosin ymmärtäminen
Käänteisosmoosi, jota yleisesti kutsutaan RO: ksi, on prosessi, jossa demineralisoit tai deionisoit vettä työntämällä sitä paineen alaisena puoliläpäisevän käänteisosmoosikalvon läpi.
Kuinka käänteisosmoosi toimii?
Käänteisosmoosi toimii käyttämällä korkeapainepumppua lisäämään RO: n suolapuolen painetta ja pakottamaan veden puoliläpäisevän RO-kalvon läpi, jolloin lähes kaikki (noin 95% - 99%) liuenneista suoloista jäävät rejektivirtaan. Tarvittavan paineen määrä riippuu syöttöveden suolapitoisuudesta. Mitä väkevämpi syöttövesi on, sitä enemmän painetta tarvitaan osmoottisen paineen voittamiseksi.
Demineralisoitua tai deionisoitua suolatonta vettä kutsutaan permeaattivedeksi (tai tuotevedeksi). Vesivirtaa, joka kuljettaa väkeviä epäpuhtauksia, jotka eivät kulkeneet RO-kalvon läpi, kutsutaan hylkäysvirraksi (tai tiivisteeksi).
Kun syöttövesi tulee RO-kalvoon paineen alaisena (riittävä paine osmoottisen paineen voittamiseksi), vesimolekyylit kulkevat puoliläpäisevän kalvon läpi ja suolojen ja muiden epäpuhtauksien ei anneta kulkea ja ne poistetaan rejektivirran (tunnetaan myös nimellä rikaste- tai suolavesivirta) kautta, joka menee viemäriin tai voidaan syöttää takaisin syöttövesihuoltoon joissakin olosuhteissa kierrätettäväksi RO-järjestelmän kautta säästää vettä. Vettä, joka tekee sen RO-kalvon läpi, kutsutaan permeaatti- tai tuotevedeksi, ja siitä poistetaan yleensä noin 95-99% liuenneista suoloista.
On tärkeää ymmärtää, että RO-järjestelmä käyttää ristisuodatusta tavallisen suodatuksen sijaan, jossa epäpuhtaudet kerätään suodatinmateriaaliin. Ristisuodatuksella liuos kulkee suodattimen läpi tai ylittää suodattimen kahdella poistoaukolla: suodatettu vesi menee yhteen suuntaan ja saastunut vesi toiseen suuntaan. Epäpuhtauksien kertymisen välttämiseksi ristivirtaussuodatus antaa veden lakaista pois epäpuhtauksien kertymisen ja mahdollistaa myös riittävän turbulenssin pitämään kalvon pinnan puhtaana.
Mitä epäpuhtauksia käänteisosmoosi poistaa vedestä?
Käänteisosmoosi pystyy poistamaan jopa 99%+ liuenneista suoloista (ioneista), hiukkasista, kolloideista, orgaanisista aineista, bakteereista ja pyrogeeneistä syöttövedestä (vaikka RO-järjestelmään ei pidä luottaa 100%: n bakteerien ja virusten poistamiseksi). RO-kalvo hylkää epäpuhtaudet niiden koon ja varauksen perusteella. Mikä tahansa epäpuhtaus, jonka molekyylipaino on suurempi kuin 200, hylätään todennäköisesti asianmukaisesti toimivalla RO-järjestelmällä (vertailun vuoksi vesimolekyylin MW on 18). Samoin mitä suurempi epäpuhtauden ionivaraus on, sitä todennäköisemmin se ei pysty kulkemaan RO-kalvon läpi. Esimerkiksi natriumionilla on vain yksi varaus (yksiarvoinen), eikä RO-kalvo hylkää sitä samoin kuin esimerkiksi kalsium, jolla on kaksi varausta. Samoin tästä syystä RO-järjestelmä ei poista kaasuja, kuten CO2: ta, kovin hyvin, koska ne eivät ole voimakkaasti ionisoituja (varautuneita) liuoksessa ollessaan ja niillä on erittäin pieni molekyylipaino. Koska RO-järjestelmä ei poista kaasuja, permeaattiveden pH-arvo voi olla hieman normaalia alhaisempi riippuen syöttöveden CO2-tasosta, kun CO2 muuttuu hiilihapoksi.
Käänteisosmoosi on erittäin tehokas murto-, pinta- ja pohjavesien käsittelyssä sekä suurten että pienten virtausten sovelluksissa. Joitakin esimerkkejä RO-vettä käyttävistä teollisuudenaloista ovat lääketeollisuus, kattilan syöttövesi, ruoka ja juoma, metallin viimeistely ja puolijohteiden valmistus.
Käänteisosmoosin suorituskyky- ja suunnittelulaskelmat
On olemassa kourallinen laskelmia, joita käytetään arvioimaan RO-järjestelmän suorituskykyä ja myös suunnittelunäkökohtia. RO-järjestelmässä on instrumentointi, joka näyttää laadun, virtauksen, paineen ja joskus muita tietoja, kuten lämpötilan tai käyttötunnit. RO-järjestelmän suorituskyvyn tarkkaan mittaamiseen tarvitaan vähintään seuraavat toimintaparametrit:
käänteisosmoosijärjestelmä
Käänteisosmoosin ymmärtäminen
Käänteisosmoosi, jota yleisesti kutsutaan RO: ksi, on prosessi, jossa demineralisoit tai deionisoit vettä työntämällä sitä paineen alaisena puoliläpäisevän käänteisosmoosikalvon läpi.
Kuinka käänteisosmoosi toimii?
Käänteisosmoosi toimii käyttämällä korkeapainepumppua lisäämään RO: n suolapuolen painetta ja pakottamaan veden puoliläpäisevän RO-kalvon läpi, jolloin lähes kaikki (noin 95% - 99%) liuenneista suoloista jäävät rejektivirtaan. Tarvittavan paineen määrä riippuu syöttöveden suolapitoisuudesta. Mitä väkevämpi syöttövesi on, sitä enemmän painetta tarvitaan osmoottisen paineen voittamiseksi.
Demineralisoitua tai deionisoitua suolatonta vettä kutsutaan permeaattivedeksi (tai tuotevedeksi). Vesivirtaa, joka kuljettaa väkeviä epäpuhtauksia, jotka eivät kulkeneet RO-kalvon läpi, kutsutaan hylkäysvirraksi (tai tiivisteeksi).
Kun syöttövesi tulee RO-kalvoon paineen alaisena (riittävä paine osmoottisen paineen voittamiseksi), vesimolekyylit kulkevat puoliläpäisevän kalvon läpi ja suolojen ja muiden epäpuhtauksien ei anneta kulkea ja ne poistetaan rejektivirran (tunnetaan myös nimellä rikaste- tai suolavesivirta) kautta, joka menee viemäriin tai voidaan syöttää takaisin syöttövesihuoltoon joissakin olosuhteissa kierrätettäväksi RO-järjestelmän kautta säästää vettä. Vettä, joka tekee sen RO-kalvon läpi, kutsutaan permeaatti- tai tuotevedeksi, ja siitä poistetaan yleensä noin 95-99% liuenneista suoloista.
On tärkeää ymmärtää, että RO-järjestelmä käyttää ristisuodatusta tavallisen suodatuksen sijaan, jossa epäpuhtaudet kerätään suodatinmateriaaliin. Ristisuodatuksella liuos kulkee suodattimen läpi tai ylittää suodattimen kahdella poistoaukolla: suodatettu vesi menee yhteen suuntaan ja saastunut vesi toiseen suuntaan. Epäpuhtauksien kertymisen välttämiseksi ristivirtaussuodatus antaa veden lakaista pois epäpuhtauksien kertymisen ja mahdollistaa myös riittävän turbulenssin pitämään kalvon pinnan puhtaana.
Mitä epäpuhtauksia käänteisosmoosi poistaa vedestä?
Käänteisosmoosi pystyy poistamaan jopa 99%+ liuenneista suoloista (ioneista), hiukkasista, kolloideista, orgaanisista aineista, bakteereista ja pyrogeeneistä syöttövedestä (vaikka RO-järjestelmään ei pidä luottaa 100%: n bakteerien ja virusten poistamiseksi). RO-kalvo hylkää epäpuhtaudet niiden koon ja varauksen perusteella. Mikä tahansa epäpuhtaus, jonka molekyylipaino on suurempi kuin 200, hylätään todennäköisesti asianmukaisesti toimivalla RO-järjestelmällä (vertailun vuoksi vesimolekyylin MW on 18). Samoin mitä suurempi epäpuhtauden ionivaraus on, sitä todennäköisemmin se ei pysty kulkemaan RO-kalvon läpi. Esimerkiksi natriumionilla on vain yksi varaus (yksiarvoinen), eikä RO-kalvo hylkää sitä samoin kuin esimerkiksi kalsium, jolla on kaksi varausta. Samoin tästä syystä RO-järjestelmä ei poista kaasuja, kuten CO2: ta, kovin hyvin, koska ne eivät ole voimakkaasti ionisoituja (varautuneita) liuoksessa ollessaan ja niillä on erittäin pieni molekyylipaino. Koska RO-järjestelmä ei poista kaasuja, permeaattiveden pH-arvo voi olla hieman normaalia alhaisempi riippuen syöttöveden CO2-tasosta, kun CO2 muuttuu hiilihapoksi.
Käänteisosmoosi on erittäin tehokas murto-, pinta- ja pohjavesien käsittelyssä sekä suurten että pienten virtausten sovelluksissa. Joitakin esimerkkejä RO-vettä käyttävistä teollisuudenaloista ovat lääketeollisuus, kattilan syöttövesi, ruoka ja juoma, metallin viimeistely ja puolijohteiden valmistus.
Käänteisosmoosin suorituskyky- ja suunnittelulaskelmat
On olemassa kourallinen laskelmia, joita käytetään arvioimaan RO-järjestelmän suorituskykyä ja myös suunnittelunäkökohtia. RO-järjestelmässä on instrumentointi, joka näyttää laadun, virtauksen, paineen ja joskus muita tietoja, kuten lämpötilan tai käyttötunnit. RO-järjestelmän suorituskyvyn tarkkaan mittaamiseen tarvitaan vähintään seuraavat toimintaparametrit:
- Syöttöpaine
- Läpäisevä paine
- Keskitä paine
- Syötön johtavuus
- Läpäisevä johtavuus
- Syötön virtaus
- Läpäisevä virtaus
- Lämpötila
käänteisosmoosijärjestelmä