La tecnología de ósmosis inversa Ro (ósmosis inversa) es una tecnología de separación y filtración de membranas impulsada por la diferencia del manómetro. Se origina a partir de la investigación de la tecnología aeroespacial en la década de 1960 en los Estados Unidos y luego gradualmente se vuelve civil. Ha sido ampliamente utilizado en investigación científica, medicina, alimentos, bebidas, desalinización y otros campos.
La membrana Ro RO tiene un tamaño de poro pequeño de nanómetros (1 nm=10-9 m). Bajo cierta presión, las moléculas de H2O pueden pasar a través de la membrana RO, mientras que la sal inorgánica, los iones de metales pesados, la materia orgánica, el coloide, las bacterias, los virus y otras impurezas en la fuente de agua no pueden pasar a través de la membrana RO, por lo que el agua pura que se puede transmitir y el agua concentrada que no se puede transmitir se puede distinguir estrictamente.
Conductividad del agua del grifo en general después de la filtración con membrana RO 5 μ S / cm (conductividad del efluente después de la filtración con membrana RO=conductividad del afluente) × La tasa de desalinización de la membrana RO importada puede alcanzar el 99% o más, y la operación puede garantizar 97 % o más en 5 años. Si la conductividad del agua de salida es relativamente alta, se puede adoptar la ósmosis inversa de segunda etapa y, después de un tratamiento simple, la conductividad de la energía hidroeléctrica es inferior a 1 μ S / cm), que cumple con el estándar de agua de tercer nivel del laboratorio nacional. Después de la filtración por circulación de la columna de intercambio iónico atómico, la resistividad del agua del efluente puede alcanzar 18,2 m.cm, que es más alta que el estándar nacional para el uso de agua de laboratorio (GB 6682-92).
Las siguientes tres teorías son populares en la interpretación del mecanismo de separación por ósmosis inversa en el mundo académico.
1. Modelo de difusión por disolución
Lonsdale y col. Propuso un modelo de difusión de soluciones para explicar el fenómeno de ósmosis inversa. Consideró la corteza de la superficie activa de la ósmosis inversa como una membrana porosa densa y supuso que tanto el soluto como el solvente podrían disolverse en la capa superficial de la membrana porosa homogénea, y cada difusión a través de la membrana bajo el potencial químico causado por la concentración o la presión. La diferencia de solubilidad y difusión de soluto y solvente en la fase de película afecta su energía a través de la membrana. El proceso específico se divide en pasos: el soluto y el solvente se adsorben y se disuelven en la superficie del lado líquido del material de la membrana; En el segundo paso, no hubo interacción entre el soluto y el solvente, y pasaron a través de la capa activa de la membrana de RO por difusión molecular bajo la promoción de su diferencia de potencial químico; El tercer paso es la desorción del soluto y el solvente en la superficie de la membrana a través del lado del líquido.
En el proceso de paso del soluto y el solvente a través de la membrana, generalmente se asume que el tercer paso y el segundo paso serán la tasa de transmisión. Es decir, el soluto y el solvente atraviesan la membrana por difusión molecular bajo la promoción de la diferencia de potencial químico. Debido a la selectividad de la membrana, la mezcla de gases o la mezcla líquida se pueden separar. La permeabilidad del material depende no solo del coeficiente de difusión, sino también de la solubilidad del material en la membrana.
2. Teoría del flujo capilar de adsorción preferencial
Cuando se disuelven diferentes tipos de sustancias en el líquido, la tensión superficial cambiará. Por ejemplo, la solución de sustancias orgánicas como alcohol, ácido, aldehído, grasa puede reducir la tensión superficial, pero disolver algunas sales inorgánicas, pero hacer que la tensión superficial aumente ligeramente, porque la dispersión del soluto es desigual, es decir, la concentración de soluto en la capa superficial de la solución es diferente de la concentración interna de la solución, que es el fenómeno de adsorción superficial de la solución. Cuando la solución de agua entra en contacto con la membrana de polímero poroso, si las propiedades químicas de la membrana hacen que la membrana adsorción negativa al soluto y se prefiera la adsorción positiva de agua, se formará un cierto espesor de capa de agua pura en la interfaz entre la membrana y la solución. Bajo la acción de la presión externa, atravesará los poros de la superficie de la película, de modo que se pueda obtener agua pura.
3. Teoría del enlace de hidrógeno
En el acetato de celulosa, debido a la acción del enlace de hidrógeno y la fuerza de van der Waals, hay dos partes en la película, a saber, la región cristalina y la región de la fase amorfa. La unión sólida y la disposición paralela de las macromoléculas es la región de la fase cristalina, mientras que la región de la fase amorfa está completamente desordenada entre las macromoléculas, y el agua y el soluto no pueden entrar en la región de la fase cristalina. Cerca de la molécula de acetato de celulosa, los átomos de oxígeno del grupo carbonilo del acetato de celulosa y el agua forman enlaces de hidrógeno y forman el llamado agua de unión. Cuando el acetato de celulosa adsorbe las moléculas de agua de la capa, hará que la entropía molecular del agua disminuya considerablemente, formando una estructura similar al hielo. En el espacio poroso con gran fase amorfa, la ocupación de agua combinada es muy baja. Hay agua con estructura común en el centro del poro. Los iones o moléculas que no pueden formar puentes de hidrógeno con la película de acetato de celulosa entran en el agua de unión y migran de forma ordenada por difusión. La membrana pasa a través de la membrana cambiando la posición del enlace de hidrógeno formado por el acetato de celulosa.
Bajo presión, las moléculas de agua en la solución y los átomos de oxígeno en el grupo carbonilo forman enlaces de hidrógeno. Los enlaces de hidrógeno formados por las moléculas de agua originales se desconectan y las moléculas de agua se disocian y se mueven al siguiente punto de activación y forman nuevos enlaces de hidrógeno. Por lo tanto, se forman y se desconectan a través de una serie de enlaces de hidrógeno. Las moléculas de agua abandonan la capa activa densa en la superficie de la membrana y entran en la capa porosa de la membrana. Debido a que la capa porosa contiene una gran cantidad de agua capilar, las moléculas de agua pueden fluir fuera de la membrana sin problemas.
