✖


Jump to content

Обратный осмос

Страница полузащита
(Перенаправлено из Rowpu )

Опреснение воды
Методы

Обратный осмос ( RO )-это процесс очистки воды , который использует полупроницаемую мембрану для отделения молекул воды от других веществ. RO применяет давление, чтобы преодолеть осмотическое давление , которое способствует даже распределениям. RO может удалять растворенные или взвешенные химические виды , а также биологические вещества (в основном бактерии ) и используется в промышленных процессах и производстве питьевой воды . RO сохраняет растворенное вещество на под давлением мембраны, и очищенный растворитель проходит на другую сторону. Относительные размеры различных молекул определяют, что проходит. «Селективные» мембраны отвергают большие молекулы, принимая при этом меньшие молекулы (такие как молекулы растворителя, например, вода). [ 1 ]

RO чаще всего известен своим применением в очистке питьевой воды из морской воды , удалению соли и других сточных вод из молекул воды. [ 2 ]

По состоянию на 2013 год крупнейший в мире завод опреснения RO был в SOREK, Израиль , выводя 624 тысячи кубических метров в день (165 миллионов галлонов США в день). [ 3 ]

История

Процесс осмоса через полупроницаемые мембраны впервые наблюдался в 1748 году Жан-Антоином Ноллетом . В течение следующих 200 лет осмос был лишь лабораторным явлением. В 1950 году Калифорнийский университет в Лос -Анджелесе (UCLA) впервые исследовал осмотическое опреснение . Исследователи как в Калифорнийском университете в Калифорнийском университете, так и в Университете Флориды опреснительны в середине 1950-х годов, но поток был слишком низким, чтобы быть коммерчески жизнеспособным. [ 4 ] Сидни Лоеб в Калифорнийском университете в Калифорнийском университете и Сриниваса Сурраджан [ 5 ] В Национальном исследовательском совете Канады , Оттава, обнаружили методы создания асимметричных мембран, характеризующихся эффективно тонким слоем «кожи», поддерживаемым на вершине очень пористой и гораздо более толстой субстратной области. Джон Кадотт из корпорации Filmtec проходом могут быть сделаны в результате межфазной полимеризации м -фениленамина обнаружил, что мембраны с особенно высоким потоком и низким солевым и тримероилхлорида. Патент Cadotte на этот процесс [ 6 ] был предметом судебного разбирательства и истек. Почти вся коммерческая мембрана RO теперь сделана этим методом. К 2019 году примерно 16 000 заводов опреснения работали по всему миру, производя около 95 миллионов кубических метров в день (25 миллиардов галлонов США в день). Около половины этой мощности находилась на Ближнем Востоке и в регионе Северной Африки. [ 7 ]

RO Production Train, северный корал -коралл

В 1977 году Кейп -Корал , Флорида, стал первым муниципалитетом США, использующим RO в масштабе, с первоначальной рабочей мощностью 11,35 миллиона литров (3 миллиона американских гал) в день. К 1985 году быстрый рост привел к тому, что город управлял крупнейшим в мире заводом RO низкого давления, производя 56,8 млн. Литра (15 миллионов американских гал) в день (MGD). [ 8 ]

Осмос

В (вперед) осмозе растворитель перемещается от площади низкой концентрации растворенного вещества (высокий водный потенциал ) через мембрану, к площади высокой концентрации растворенного вещества (низкий водный потенциал). Движущей силой движения растворителя является снижение свободной энергии Гиббса системы, в которой разница в концентрации растворителя между сторонами мембраны уменьшается. Это называется осмотическим давлением. Он уменьшается, когда растворитель перемещается в более концентрированный раствор. Таким образом, применение внешнего давления, чтобы отменить естественный поток чистого растворителя, представляет собой обратный осмос. Процесс аналогичен другим приложениям мембранной технологии.

RO отличается от фильтрации тем, что механизм потока жидкости изменен, когда растворитель пересекает мембрану, оставляя растворенное вещество позади. Преобладающим механизмом удаления в мембранной фильтрации является напряжение или исключение размеров, где поры составляют 0,01 микрометры или больше, поэтому процесс может теоретически достигать идеальной эффективности независимо от такими параметрами, как давление и концентрация раствора. Вместо этого RO включает диффузию растворителя по мембране, которая является либо непористой, либо использует нанофильтрацию с полями размером 0,001 микрометра. Преобладающий механизм удаления связан с различиями в растворимости или диффузии , и процесс зависит от давления , концентрации растворенного вещества и других условий. [ 9 ]

RO требует давления между 2–17 бар (30–250 фунтов на квадратный дюйм ) для свежей и солоноватой воды и 40–82 бар (600–1200 фунтов на квадратный дюйм) для морской воды. Морская вода имеет около 27 бар (390 фунтов на квадратный дюйм) [ 10 ] Естественное осмотическое давление , которое должно быть преодолено.

Размеры мембранных пор варьируются от 0,1 до 5000 нм. Фильтрация частиц удаляет частицы 1 мкм или больше. Микрофильтрация удаляет частицы 50 нм или более. Ультрафильтрация удаляет частицы примерно 3 нм или больше. Нанофильтрация удаляет частицы 1 нм или более. RO находится в конечной категории мембранной фильтрации, гиперфильтрации и удаляет частицы, превышающие 0,1 нм. [ 11 ]

Применение пресной воды

Countertop RO System

Очистка питьевой воды

Во всем мире питьевой воды системам очистки домохозяйства , включая шаг RO, обычно используются для улучшения воды для питья и приготовления пищи.

Такие системы обычно включают эти шаги:

В некоторых системах префильтр углерода заменяется мембраной триацетата целлюлозы (CTA). CTA-это мембрана побочного продукта бумаги, связанную с синтетическим слоем, который допускает контакт с хлором в воде. Они требуют небольшого количества хлора в источнике воды, чтобы предотвратить образование бактерий. Типичный уровень отклонения для мембран CTA составляет 85–95%.

Мембрана целлюлозы триацетат гниет, если не защищены хлорированной водой , в то время как тонкопленочная композитная мембрана ломается в присутствии хлора. Мембрана тонкопленочной композитной (TFC) изготовлена ​​из синтетического материала и требует удаления хлора до того, как вода попадет в мембрану. Чтобы защитить мембранные элементы TFC от повреждения хлора, углеродные фильтры в качестве предварительной обработки используются . Мембраны TFC имеют более высокий уровень отторжения 95–98% и более длительный срок службы, чем мембраны CTA.

Портативные RO Water -процессоры продаются для личной воды. Чтобы эффективно работать, кормление воды в эти единицы должно находиться под давлением (обычно 280 кПа (40 фунтов на квадратный дюйм) или более). [ 12 ] Эти процессоры могут быть использованы в областях, в которых отсутствуют чистая вода.

В производстве минеральной воды США используется RO. В Европе такая обработка естественной минеральной воды (как определено европейской директивой) [ 13 ] не допускается. На практике часть живых бактерий проходит через RO через несовершенство мембраны или обходит мембрану полностью через утечки в тюленях.

Для очистки домохозяйства при отсутствии необходимости удаления растворенных минералов (смягчение воды) альтернатива RO является активированным углеродным фильтром с микрофильтрационной мембраной.

Солнечный рост Ro

Опасный блок с солнечной энергией производит питьевую воду из соленой воды с использованием фотоэлектрической системы для подачи энергии. Солнечная энергия хорошо работает для очистки воды в условиях, в которых отсутствует электричество сетки, и может снизить эксплуатационные расходы и выбросы теплицы . Например, на солнечной опреснительной форме, разработанной пройденной испытания на Австралии северной территории . [ 14 ]

Прерывистая природа солнечного света затрудняет прогноз выхода без возможности хранения энергии. Однако батареи или системы хранения тепловой энергии могут обеспечить мощность, когда солнце этого не делает. [ 15 ]

Военный

Для военного использования существуют более широкие единицы очистки воды обратного осмоса (ROWPU). Они были приняты вооруженными силами Соединенных Штатов и канадскими силами . Некоторые модели созданы в контейнер , некоторые из них являются трейлерами, а некоторые сами являются транспортными средствами. [ Цитация необходима ]

Вода обрабатывается полимером, чтобы инициировать коагуляцию . Затем он проходит через мультимедийный фильтр, где он подвергается первичному лечению, удаляя мутность . Затем он прокачивается через картридж-фильтр, который обычно представляет собой хлопок с спиралью. Этот процесс лишает любые частицы более 5 мкм и устраняет практически всю мутность.

Затем поясненную воду питается через поршневой насос высокого давления в серию сосудов RO. с сырой водой 90,00–99,98% от общего количества растворенных твердых веществ удаляются, а военные стандарты требуют, чтобы результат имел не более 1000–1500 частей на миллион по меру электрической проводимости . Затем он дезинфицируется хлором . [ Цитация необходима ]

Очистка воды и сточных вод

RO-Puried Tainwater, собранная из штормовых стоков, используется для ландшафтного орошения и промышленного охлаждения в Лос-Анджелесе и других городах.

В промышленности RO удаляет минералы из котловой воды на электростанциях . [ 16 ] Вода перегоняется несколько раз, чтобы гарантировать, что она не оставляет отложения на машине и не вызывает коррозии.

RO используется для очистки сточных вод и солоноватых подземных вод . Стоки в больших объемах (более 500 м 3 /день) сначала обрабатывается на водоочистной установке , а затем стоки проходят через RO. Этот гибридный процесс значительно снижает стоимость лечения и удлиняет срок службы мембраны.

RO может быть использован для производства деионизированной воды . [ 17 ]

В 2002 году Сингапур объявил, что процесс, названный Newater , станет важной частью своих планов воды. RO будет использоваться для обработки сточных вод, прежде чем разгрузить сточные воды в резервуары.

Пищевая промышленность

Обратный осмос является более экономичным способом концентрации жидкостей (таких как фруктовые соки), чем обычная теплоемкость. Концентрация апельсинового и томатного сока имеет преимущества, включая более низкую эксплуатационную стоимость и способность избегать тепловой обработки, что делает его подходящим для чувствительных к тепло веществам, таким как белок и ферменты .

RO используется в молочной промышленности для производства сывороточного белка порошков ( и концентрации молока. В сыворотке жидкости остается после изготовления сыра) концентрируется с RO от 6% твердых веществ до 10–20% твердых веществ перед обработкой ультрафильтрации . Затем ретентат может использоваться для изготовления сывороточных порошков, включая изолят сывороточного белка . Кроме того, пермеат, который содержит лактозу , сконцентрирован RO от 5% твердых веществ до 18 -тотальных твердых веществ для снижения затрат на кристаллизацию и сушки.

Хотя RO когда -то было избежано в винодельческой промышленности, теперь это широко распространено. , Франция, в Бордо, Франция, было использовано 60 машин RO. В 2002 году в Бордо Известные пользователи включают в себя многие из элитных фирм, такие как случаи Château Léoville-Las .

Производство кленового сиропа

В 1946 году некоторые производители кленового сиропа начали использовать RO для удаления воды из SAP , прежде чем кипятить сок в сироп . RO позволяет удалять около 75–90% воды, снижая потребление энергии и воздействие сиропа до высоких температур.

Пиво с низким алкоголем

Основная статья: пиво с низким алкоголем

Когда пиво в типичной концентрации подвергается обратному осмосу, как вода, так и алкоголь проходят через мембрану более легко, чем другие компоненты, оставляя «концентрат пива». Затем концентрат разбавляют пресной водой для восстановления нелетучих компонентов до их первоначальной интенсивности. [ 18 ]

Производство водорода

Для мелкомасштабного производства водорода иногда используется для предотвращения образования минеральных отложений на поверхности электродов .

Аквариумы

Многие рифы-аквариумные хранители используют системы RO, чтобы сделать морскую воду для рыбы. Обычная водопроводная вода может содержать чрезмерный хлор , хлорам , медь , нитраты , нитриты , фосфаты , силикаты или другие химические вещества, вредные для морских организмов. Загрязняющие вещества, такие как азот и фосфаты, могут привести к нежелательному росту водорослей. Эффективная комбинация как RO, так и деионизации является популярной среди рифовых аквариумных хранителей и предпочтительнее других процессов очистки воды из -за низкой стоимости владения и эксплуатационных расходов. Там, где хлор и хлорамины находятся в воде, до RO необходима фильтрация углерода, поскольку общие жилые мембраны не обращаются к этим соединениям.

Пресноводные аквариумы также используют RO для дублирования мягких вод, найденных во многих тропических водах. В то время как многие тропические рыбы могут выжить в обработанной водопроводной воде, разведение может быть невозможным. Многие водные магазины продают контейнеры RO Water для этой цели.

Очистка окон

Все более популярный метод очистки окна-это система "полюса с водяными полюсами". Вместо того, чтобы промывать окна с обычным моющим средством, они очищаются очищенной водой, обычно содержащей растворенные твердые вещества менее 10 ч / млн, используя щетку на конце полюса, имеющегося с уровня земли. RO обычно используется для очистки воды.

Очистка выщелачивания свалки

Обработка RO ограничена, что приводит к низким извлечениям при высокой концентрации (измерена с помощью электрической проводимости ) и мембранной загрязнения. Применимость RO ограничена проводимостью, органикой и масштабированием неорганических элементов, таких как CASO 4 , SI, FE и BA. Низкое органическое масштабирование может использовать две разные технологии: мембрана спиральной раны, а (для высокого органического масштабирования, высокой проводимости и более высокого давления (до 90 бар)) можно использовать модули дисковых труб с мембранами RO. Модули дисковой трубки были переработаны для очистки выщелачивания свалки , которая обычно загрязнена органическим материалом. Из-за поперечного потока ему дается бустерный насос потока, который рециркулирует поток над мембраной между 1,5 и 3 раза до того, как он будет высвобожден в качестве концентрата. Высокая скорость защищает от мембранного масштабирования и обеспечивает чистку мембраны.

Энергопотребление для системы модулей дисковой трубки

Модуль диска и модуль спиральной раны
Модуль дисковой трубы с подушкой мембраны RO и модулем спиральной раны с мембраной RO
Потребление энергии на м 3 выщелачивание
Название модуля 1 стадию до 75 бар 2-ступенчатая до 75 бар 3-этап до 120 бар
дисковый модуль 6,1–8,1 кВтч/м. 3 8,1–9,8 кВтч/м. 3 11,2–14,3 кВтч/м. 3

Опреснение

Области с ограниченными поверхностными водами или подземными водами могут выбрать опреснение . RO является все более распространенным методом из -за его относительно низкого потребления энергии. [ 19 ]

Потребление энергии составляет около 3 кВтч/м 3 (11 000 J/L), с разработкой более эффективных устройств для рекуперации энергии и улучшенными мембранными материалами. Согласно Международной ассоциации опреснения , в 2011 году RO использовалась в 66% установленной опреснительной способности (0,0445 из 0,0674 км 3 /день), и почти все новые растения. [ 20 ] Другие растения используют методы тепловой дистилляции: многоэффективная дистилляция и многоэтапная вспышка .

Опытное оплодотворение морской воды (SWRO) требует около 3 кВтч/м 3 , намного выше, чем те, которые необходимы для других форм водоснабжения, в том числе RO Обработка сточных вод, при 0,1 до 1 кВтч/м 3 Полем До 50% входов морской воды может быть извлечено в качестве пресной воды, хотя более низкие скорости восстановления могут снизить загрязнение мембраны и потребление энергии.

Солоноватая вода осмос (BWRO) - это опреснение воды с меньшим количеством соли, чем морская вода, обычно из устьев реки или физиологических скважин. Процесс по существу такой же, как SWRO, но требует более низкого давления и меньшего количества энергии. [ 1 ] До 80% входа питательной воды может быть извлечено в качестве пресной воды, в зависимости от солености подачи.

Основательный завод в Ашкелоне в Израиле является крупнейшим в мире. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]

Типичная однопроходная SWRO-система состоит из:

  • Поглощение
  • Предварительная обработка
  • Насос высокого давления (если не в сочетании с энергией)
  • Мембранная сборка
  • Энергетическое восстановление (если используется)
  • Ремнерализация и регулировка pH
  • Дезинфекция
  • Панель тревоги/управления

Предварительная обработка

Предварительная обработка важна при работе с нанофильтрационными мембранами из-за их спирального дизайна. Материал спроектирован, чтобы обеспечить односторонний поток. Конструкция не позволяет обратной пульсировке с водой или воздушной перемешиванием, чтобы промыть ее поверхность и удалять накопленные твердые вещества. Поскольку материал не может быть удален с поверхности мембраны, он подвержен загрязнению (потеря производственной мощности). Следовательно, предварительная обработка является необходимостью для любой системы RO или нанофильтрации. Предварительная обработка имеет четыре основных компонента:

  • Скрининг твердых веществ: твердые вещества должны быть удалены, а вода обработана для предотвращения загрязнения мембраны путем частиц или биологического роста, и снижает риск повреждения компонентов высокого давления.
  • Фильтрация картриджа: струнные полипропиленовые фильтры обычно используются для удаления частиц диаметром 1–5 мкм .
  • Дозирование : окисление биоцидов , таких как хлор, добавляются для убийства бактерий, за которым следует дозирование бисульфита, чтобы деактивировать хлор, который может разрушить тонкопленочную композитную мембрану. Ингибиторы биопроканирования не убивают бактерии, не позволяя им выращивать слизи на поверхности мембраны и стенки растений.
  • Рефильтрация pH Регулировка: если pH, твердость и щелочность в питательной воде приводят к масштабированию при концентрировании в отклонении, кислота дозируется для поддержания карбонатов в форме растворимой углекислойки .
CO 3 2− + H 3 o + = HCO 3 − + H 2 o
HCO 3 − + H 3 o + = H 2 C 3 + H 2 O
  • Углевая кислота не может сочетаться с кальцием с образованием кальция карбонатной шкалы . Тенденция масштабирования карбоната кальция оценивается с использованием индекса насыщения Langelier . Добавление слишком большого количества серной кислоты для контроля карбонатных масштабов может привести к образованию сульфата кальция , сульфата бария или шкалы сульфата стронция на мембране.
  • Предварительные антискаленты: масштабные ингибиторы (также известные как антикаланты) предотвращают образование большего количества масштабов, чем кислоты, что может предотвратить только образование карбонатного и кальциевого фосфатного шкалы. В дополнение к ингибированию масштабов карбоната и фосфатов, антискальты ингибируют сульфатные и фторидные масштабы и диспергируют коллоиды и оксиды металлов. Несмотря на заявления о том, что антикаланты могут ингибировать образование кремнезема , никакие бетонные доказательства не доказывают, что полимеризация кремнезема ингибируется антискаланными средствами. Антискаленные средства могут контролировать кислоту на кислоту в фракции дозировки, необходимой для контроля той же шкалы с использованием серной кислоты. [ 24 ]
  • Некоторые мелкомасштабные опреснительные единицы используют «пляжные скважины». Обычно они просверлены на побережье. Эти средства впуска относительно просты в строительстве, и собирая морскую воду, которую они предварительно обрабатывают посредством медленной фильтрации через подповерхностные песочные/морские формации. Сырая морская вода, собранная с использованием пляжных скважин, часто имеет более высокое качество с точки зрения твердых веществ, ила, нефти, смазки, органического загрязнения и микроорганизмов по сравнению с открытым потреблением морской воды. Потребление пляжа также может привести к источнику воды нижней солености.

Насос высокого давления

высокого давления Насос проталкивает воду через мембрану. Типичные давления для солоноватой воды варьируются от 1,6 до 2,6 МПа (от 225 до 376 фунтов на квадратный дюйм). В случае морской воды они варьируются от 5,5 до 8 МПа (от 800 до 1180 фунтов на квадратный дюйм). Это требует существенной энергии. Там, где используется рекуперация энергии, часть работы насоса высокого давления выполняется устройством восстановления энергии, снижая входы энергии.

Мембранная сборка

Слои мембраны
Вырез 16 -дюймовой трубки RO

Мембранная сборка состоит из сосуда под давлением с мембраной, которая позволяет подталкиваться к нему питанию. Мембрана должна быть достаточно сильной, чтобы противостоять давлению. RO Мембраны изготовлены в различных конфигурациях. Двумя наиболее распространенными являются спиральные и полые волокна .

Только часть воды накачивается на мембрану проходит через. Левый «концентрат» проходит вдоль физиологической стороны мембраны и вымывает соль и другие остатки. Процент опресненной воды - это «коэффициент восстановления». Это варьируется в зависимости от параметров солености и проектирования системы: обычно 20% для небольших систем морской воды, 40% - 50% для более крупных систем морской воды и 80% - 85% для солоноватой воды. Поток концентрата обычно составляет 3 бар/50 фунтов на квадратный дюйм меньше, чем давление подачи, и, таким образом, сохраняет большую часть входной энергии.

Опытная чистота воды является функцией солености питательной воды, отбора мембраны и соотношения восстановления. Для достижения более высокой чистоты можно добавить второй проход, который обычно требует еще одного цикла накачки. Чистота, выраженная в виде общего растворенного твердого вещества, обычно варьируется от 100 до 400 частей на миллион (ppm или mg/litrd) на кормке морской воды. Уровень 500 ч / млн, как правило, является верхним пределом для питьевой воды, в то время как Управление по контролю за продуктами и лекарствами США классифицирует минеральную воду как воду, содержащую не менее 250 ч / млн.

Энергетическое восстановление

Схемы системы опреснения RO с использованием обменника давления .
1 : приток морской воды,
2 : Поток пресной воды (40%),
3 : концентрат потока (60%),
4 : Поток морской воды (60%),
5 : концентрат (слив),
A : Поток насоса (40%),
B : Циркуляционный насос,
C : единица осмоса с мембраной,
D : Обменник давления
Схема системы опреснения RO с использованием энергии насоса.
1 : приток морской воды (100%, 1 бар),
2 : Поток морской воды (100%, 50 бар),
3 : Поток концентрата (60%, 48 бар),
4 : Поток пресной воды (40%, 1 бар),
5 : концентрируйтесь на сливе (60%, 1 бар),
A : Насос восстановления давления ,
B : единица осмоса с мембраной

Энергетическое восстановление может снизить потребление энергии на 50% или более. Большая часть входной энергии может быть извлечена из потока концентрата, а повышение эффективности устройств для восстановления энергии значительно снижает требования к энергии. Устройства используются в порядке изобретения, являются:

  • Колесо турбины или пелтона : водяная турбина, приводимая в движение концентратом, подключенным к валу привода насоса, обеспечивает часть входной мощности. Положительное смещение осевых поршневых двигателей использовались вместо турбин на небольших системах.
  • Турбокомпрессор: водяная турбина, приводящая в движение концентратом, непосредственно связанным с центробежным насосом , который повышает выходное давление, снижая давление, необходимое от насоса, и тем самым вход энергии, [ 25 ] Аналогичный по принципу строительства для автомобильных турбокомпрессоров двигателя .
  • Обменник давления : Использование потока концентрата под давлением через прямой контакт или поршень, чтобы подчеркнуть часть потока подачи мембраны для почти концентрированного давления потока. [ 26 ] Затем насос усиления повышает это давление на 3 бар / 50 фунтов на квадратный дюйм до давления подачи мембраны. Это уменьшает поток, необходимый от насоса высокого давления на количество, равное потоку концентрата, обычно 60%, и, следовательно, его энергия. Они широко используются в больших системах с низкой энергией. Они способны на 3 кВтч/м 3 или меньше потребления энергии.
  • Насос энергии : поршневой насос . Поток концентрата под давлением наносится на одну сторону каждого поршня, чтобы помочь управлять поток подачи мембраны от противоположной стороны. Это самые простые устройства для восстановления энергии для применения, сочетающие насос высокого давления и рекуперацию энергии в одной саморегулирующейся единице. Они широко используются в небольших системах с низким энергопотреблением. Они способны на 3 кВтч/м 3 или меньше потребления энергии.
  • Операция партии: RO Системы, работающие с фиксированным объемом жидкости (термодинамически закрытая система ) не страдают от потраченной энергии в потоке рассола, поскольку энергия для давления практически несжимаемой жидкости (вода) незначительна. Такие системы могут достичь эффективности второго права на 60%. [ 1 ] [ 27 ] [ 28 ]

Ремнерализация и регулировка pH

Опытная вода стабилизируется для защиты вниз по течению трубопроводов и хранения, обычно путем добавления извести или едкой соды для предотвращения коррозии поверхностей с бетонными покрытиями. Заявление материала используется для корректировки pH между 6,8 и 8,1 для соответствия спецификациям питьевой воды, в первую очередь для эффективной дезинфекции и для контроля коррозии. Ремнерализация может потребоваться для замены минералов, удаленных из воды путем опреснения, хотя этот процесс оказался дорогостоящим и неудобным, чтобы удовлетворить потребность в минерале со стороны людей и растений, которые можно найти в типичной пресной воде. Например, вода из израильского национального водоснабжения обычно содержит растворенные уровни магния от 20 до 25 мг/литр, в то время как вода с растения ашкелона не имеет магния. Ашкелоновая вода создала симптомы дефицита магния в культурах, включая помидоры, базилик и цветы, и должна была быть исправлена ​​путем оплодотворения. Израильские стандарты питьевой воды требуют минимального уровня кальция 20 мг/литр. Обработка Askelon после протестации использует серную кислоту для растворения кальцита (известняк), что приводит к концентрациям кальция от 40 до 46 мг/литр, ниже, чем от 45 до 60 мг/литр, обнаруженных в типичных израильских пресной воде.

Дезинфекция

Дезинфекция после лечения обеспечивает вторичную защиту от скомпрометированных мембран и проблем с нисходящими. Дезинфекция с помощью ультрафиолетовых (ультрафиолетовых) ламп (иногда называемых гермицидными или бактерицидными) может использоваться для стерилизации патогенов, которые уклоняются от процесса RO. Хлорирование или хлораминация (хлор и аммиак) защищает от патогенов, которые могли быть поданы в системе распределения ниже по течению. [ 29 ]

Недостатки

Крупномасштабные промышленные/муниципальные системы восстанавливают, как правило, от 75% до 80% от питательной воды, или до 90%, поскольку они могут генерировать требуемое более высокое давление.

Сточные воды

Домашние подразделения RO используют много воды, потому что они имеют поясничное давление. Домохозяйственные очистители воды обычно производят один литр полезной воды и 3-25 литров сточных вод . [ 30 ] Остальная часть разряжается, обычно в канализацию. Поскольку сточные воды несут отклоненные загрязнители, восстановление этой воды не является практичным для бытовых систем. Сточные воды обычно доставляются в домашние стоки. Подразделение RO, доставляющее 20 литров (5,3 галлона в США) обработанной воды в день, также выделяется от 50 до 80 литров (13 и 21 американская галлона). Индии Это привело к тому, что национальный зеленый трибунал предложил запрет на системы очистки воды в районах, где общая сумма растворенных твердых веществ (TDS) в воде составляет менее 500 мг/литр. [ Цитация необходима ] В Дели крупномасштабное использование домашних устройств RO увеличило общий спрос на воду и без того, что национальная столичная территория Индии в Индии . [ 31 ]

Здоровье

RO удаляет как вредные загрязнители, так и желательные минералы. В некоторых исследованиях сообщается о некоторой связи между долгосрочным воздействием на здоровье и низким потреблением воды на кальция и магния , хотя эти исследования имеют низкое качество. [ 32 ]

Соображения от отходов

В зависимости от желаемого продукта, либо растворитель, либо растворительный поток RO будет отходом. Для применения концентрации пищевых продуктов концентрированный растворный поток - это продукт, а поток растворителя - это отходы. Для применения в обработке воды потоком растворителя является очищенной водой, а растворный поток концентрированные отходы. [ 33 ] Поток отходов растворителя от пищевой переработки может использоваться в качестве восстановленной воды , но может быть меньше вариантов утилизации концентрированного растворенного потока отходов. Корабли могут использовать морские свалки , а прибрежное опреснительное растение обычно используют морские перевозки . Растения RO на вылезании могут потребовать испарения прудов или инъекционных скважин, чтобы избежать загрязнения подземных вод или поверхностного стока . [ 34 ]

Исследовать

Улучшение текущих мембран

Текущие мембраны RO, тонкопленочные композитные (TFC) полиамидные мембраны изучаются, чтобы найти способы повышения их проницаемости. С помощью новых методов визуализации исследователи смогли создавать 3D -модели мембран и изучить, как вода протекала через них. Они обнаружили, что мембраны TFC с областями низкого потока значительно снижали проницаемость воды. [ 35 ] Обеспечивая однородность мембран и позволяя непрерывно течь вода без замедления, проницаемость мембраны может быть улучшена на 30-40%. [ 36 ]

Электродиаллсис

Исследования изучали интеграцию RO с электродиализом для улучшения восстановления ценных деионизированных продуктов или для уменьшения объемов концентрата.

Высокий рост низкого давления (LPHR)

Другим подходом является многоэтажный многоэтажный RO (LPHR) низкого давления. Он производит концентрированную рассол и пресноводную воду, неоднократно проводя езду на мощности через относительно пористую мембрану при относительно низком давлении. Каждый цикл удаляет дополнительные примеси. После того, как выходной выход является относительно чистым, он отправляется через обычную мембрану RO при обычном давлении, чтобы завершить этап фильтрации. Было обнаружено, что LPHR является экономически осуществимым, восстанавливая более 70% с OPD между 58 и 65 бар и оставляя не более 350 ч / млн ТД из корма морской воды с 35 000 ч / млн.

Углеродные нанотрубки (УНТ)

Углеродные нанотрубки предназначены для потенциального решения типичного компромисса между проницаемостью и селективностью мембран RO. УНТ представляют много идеальных характеристик, в том числе: механическая прочность, сродство электронов, а также демонстрируют гибкость во время модификации. Реструктурируя углеродные нанотрубки и покрытие или пропитывание их другими химическими соединениями, ученые могут производить эти мембраны, чтобы иметь все наиболее желательные черты. Надежда с мембранами CNT состоит в том, чтобы найти комбинацию высокой проницаемости воды, а также уменьшить количество нейтральных растворенных веществ, снятых из воды. Это поможет снизить затраты на энергию и стоимость реминерализации после очистки через мембрану. [ 37 ]

Графен

Графеновые мембраны предназначены для использования своей худости, чтобы повысить эффективность. Графен представляет собой единственный слой атомов углерода, поэтому он примерно в 1000 раз тоньше, чем существующие мембраны. Графеновые мембраны имеют толщину около 100 нм, а текущие мембраны составляют около 100 мкм. Многие исследователи были обеспокоены долговечностью графена и если бы он сможет справиться с давлением RO. Новое исследование обнаруживает, что в зависимости от субстрата (вспомогательного слоя, который не выполняет фильтрацию и обеспечивает только структурную поддержку), графеновые мембраны могут противостоять 57 -МПа давления, что примерно в 10 раз превышает типичные давления для морской воды RO. [ 38 ]

Партия RO может предложить повышенную энергоэффективность , более долговечное оборудование и более высокие пределы солености.

Обычный подход утверждал, что молекулы пересекают мембрану индивидуально. Исследовательская группа разработала теорию «решения решения», утверждая, что молекулы в группах через переходные поры. Характеристика этого процесса может направить мембрану. Принятая теория заключается в том, что отдельные молекулы воды распространяются через мембрану, называлась моделью «диффузия решения». [ 39 ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Jump up to: а беременный в Warsinger, David M.; Буксир, Эмили В.; Наяр, Кишор Г.; Масваде, Лейт А.; Lienhard V, John H. (2016). «Энергетическая эффективность пакетного и полуполучанного (CCRO) обратного осмоса» . Водные исследования . 106 : 272–282. BIBCODE : 2016WATRE.106..272W . doi : 10.1016/j.watres.2016.09.029 . HDL : 1721.1/1054441 . PMID   27728821 .
  2. ^ Panagopoulos, Argyris; Хараламбус, Кэтрин-Йоанн; Loizidou, Мария (25 ноября 2019 г.). «Методы утилизации распыления и технологии лечения - обзор». Наука общей среды . 693 : 133545. BIBCODE : 2019 SCTEN.69333545P . doi : 10.1016/j.scitotenv.2019.07.351 . ISSN   0048-9697 . PMID   31374511 . S2CID   199387639 .
  3. ^ Ван, Брайан (19 февраля 2015 г.). «Следующее большое будущее: Израиль увеличивает опреснение обратного осмоса, чтобы сократить расходы с четвертым из трубопроводов» . NextBigfuture.com.
  4. ^ Glater, J. (1998). «Ранняя история развития мембраны обратного осмоса». Опреснение . 117 (1–3): 297–309. Bibcode : 1998desal.117..297g . doi : 10.1016/s0011-9164 (98) 00122-2 .
  5. ^ Вайнтрауб, Боб (декабрь 2001 г.). «Сидни Лоеб, соавтор практического обратного осмоса» . Бюллетень из Израильского химического общества (8): 8–9.
  6. ^ Cadotte, John E. (1981) «Межфазное синтезированная мембрана обратного осмоса» 4,277,344
  7. ^ Джонс, Эдвард; и др. (20 марта 2019 г.). «Состояние опреснения и производства рассола: глобальный прогноз». Наука общей среды . 657 : 1343–1356. BIBCODE : 2019 SCTEN.657.1343J . doi : 10.1016/j.scitotenv.2018.12.076 . PMID   30677901 . S2CID   59250859 .
  8. ^ 2012 Ежегодный потребительский отчет о качестве архивирования водопроводной воды 4 марта 2016 года на The Wayback Machine . Город Кейп -Коралл
  9. ^ Криттенден, Джон; Трусселл, Роудс; Рука, Дэвид; Хоу, Керри и Чобаноглус, Джордж (2005). Принципы очистки воды и дизайн , 2 -е изд. Джон Уайли и сыновья. Нью -Джерси. ISBN   0-471-11018-3
  10. ^ Лахиш, Ури. «Оптимизация эффективности опреснения морской воды обратного осмоса» . ГУМА НАУКА.
  11. ^ « Очистка загрязненной воды с обратным осмосом » ISSN 2250-2459, Сертифицированный журнал ISO 9001: 2008, том 3, выпуск 12, декабрь 2013 г.
  12. ^ Кнорр, Эрик Войгт, Генри Джегер, Дитрих (2012). Обеспечение безопасных водоснабжений: сравнение применимых технологий (Online-Ausg. Ed.). Оксфорд : Академическая пресса . п. 33. ISBN  978-0124058866 . {{cite book}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Директива Совета от 15 июля 1980 года о приближении законов государств -членов, касающихся эксплуатации и маркетинга природных минеральных вод . Eur-lex.europa.eu
  14. ^ «Отмеченное наградами подразделение опреснения солнечной энергии направлено на решение проблем с водой центральной австралийской воды» . Университет Вуллонгонг. 4 ноября 2005 г. Получено 19 июля 2017 года .
  15. ^ Низкотемпературное опреснение с использованием солнечных коллекционеров, дополненных хранением тепловой энергии
  16. ^ Шах, Вишал, изд. (2008). Новые экологические технологии . Дордрехт : Springer Science . п. 108. ISBN  978-1402087868 .
  17. ^ Grabowski, Andrej (2010). Электролемембраны опреснительных процессов для производства воды с низкой проводимостью . Берлин: Logos-Verl. ISBN  978-3832527143 .
  18. ^ Льюис, Майкл Дж; Молодой, Том У (6 декабря 2012 г.). Пивоварение (2 изд.). Нью -Йорк: Клувер. п. 110. ISBN  978-1-4615-0729-1 .
  19. ^ Warsinger, David M.; Мистри, Каран Х.; Наяр, Кишор Г.; Чунг, Хен выиграл; Lienhard V, John H. (2015). «Генерация энтропии опреснения, питаемое путем переменной температуры отходов» . Энтропия . 17 (11): 7530–7566. BIBCODE : 2015Entrp..17.7530W . doi : 10.3390/e17117530 .
  20. ^ Международная ассоциация опреснения 2012–13
  21. ^ Израиль - № 5 в топ -10 в списке Cleantech в Израиле 21C, фокус за пределами архивированного 16 октября 2010 года на машине Wayback , полученной 21 декабря 2009 г.
  22. ^ Опресонение растения морской воды обратной осмос (SWRO) . Water-Technology.net
  23. ^ Sauvetgoichon, B (2007). «Ашкелон опреснительного завода - успешный вызов». Опреснение . 203 (1–3): 75–81. Bibcode : 2007desal.203 ... 75 с . doi : 10.1016/j.desal.2006.03.525 .
  24. ^ Малки, М. (2008). «Оптимизация затрат на ингибирование масштаба в опреснительных растениях обратного осмоса» . Международное опреснение и вода повторно используют ежеквартально . 17 (4): 28–29.
  25. ^ Yu, Yi-Hsiang; Дженн, Дейл (8 ноября 2018 г.). «Численное моделирование и динамический анализ системы обратного омоса с волной» . Журнал морской науки и техники . 6 (4). MDPI AG: 132. DOI : 10.3390/JMSE6040132 . ISSN   2077-1312 .
  26. ^ Стовер, Ричард Л. (2007). «Обратный осмос морской воды с изобарическими устройствами реконструкции энергии». Опреснение . 203 (1–3). Elsevier BV: 168–175. Bibcode : 2007desal.203..168s . doi : 10.1016/j.desal.2006.03.528 . ISSN   0011-9164 .
  27. ^ Кордоба, Сандра; Дас, Абхиманью; Леон, Хорхе; Гарсия, Хосе М; Варсингер, Дэвид М (2021). «Конфигурация обратного осмоса с двойным действием для лучшей в своем классе эффективности и низкого времени простоя». Опреснение . 506 ​Elsevier BV: 114959. Bibcode : 2021desal.50614959C . doi : 10.1016/j.desal.2021.114959 . ISSN   0011-9164 . S2CID   233553757 .
  28. ^ Вэй, Quantum J.; Такер, Карсон I.; Ву, Присцилла Дж.; Trueworthy, Ali M.; Буксир, Эмили В.; Лиенхард, Джон Х. (2020). «Влияние удержания соли на истинную партию обратного осмоса потребление энергии: эксперименты и проверка модели». Опреснение . 479 . Elsevier BV: 114177. Bibcode : 202020desal.47914177W . doi : 10.1016/j.desal.2019.114177 . HDL : 1721.1/124221 . ISSN   0011-9164 . S2CID   213654912 .
  29. ^ Секар, Чандру. «IEEE R10 HTA Portable автономная система очистки воды» . IEEE . Получено 4 марта 2015 года .
  30. ^ «Изучите плюсы и минусы систем фильтрации обратного осмоса» . Форбс . 26 апреля 2022 года . Получено 8 октября 2023 года .
  31. ^ Сингх, Говинд (2017). «Смысл использования домохозяйства устройств RO для сценария городской воды в Дели» . Журнал инноваций для инклюзивного развития . 2 (1): 24–29. Архивировано из оригинала 17 мая 2017 года . Получено 15 апреля 2017 года .
  32. ^ Козисек, Франтисек. «Риск для здоровья от питья деминерализованной воды» (PDF) . Чешская Республика : Национальный институт общественного здравоохранения . Архивировано из оригинала (PDF) 7 февраля 2022 года.
  33. ^ Вебер, Уолтер Дж. (1972). Физико -химические процессы для контроля качества воды . Нью -Йорк: Джон Уайли и сыновья. п. 320. ISBN  9780471924357 Полем OCLC   1086963937 .
  34. ^ Хаммер, Марк Дж. (1975). Технология воды и отходов . Нью -Йорк: Джон Уайли и сыновья. п. 266. ISBN  9780471347262 .
  35. ^ Калп, Тайлер Э.; Хара, Бисваджит; Брикки, Кейтлин П.; Гейтнер, Майкл; Зимудзи, Таванда Дж.; Уилбур, Джеффри Д.; Jons, Steven D.; Рой, Абхишек; Пол, меморандум; Ганапатисубраманец, Баскар; Zydney, Andrew L.; Кумар, Маниш; Гомес, Энрике Д. (январь 2021 г.). «Наноразмерный контроль внутренней неоднородности усиливает транспорт воды в опреснительных мембранах» . Наука . 371 (6524): 72–75. Bibcode : 2021sci ... 371 ... 72c . doi : 10.1126/science.abb8518 . ISSN   0036-8075 . PMID   33384374 . S2CID   229935140 .
  36. ^ «Прорыв опреснения может привести к более дешевой фильтрации воды» . Scienceday . Получено 26 мая 2023 года .
  37. ^ Али, обменные курсы; Рехман, Сайед Азиз Ур; Луан, Хонг-Янь; Фарид, Мухаммед Усман; Хуан, Хайу (1 января 2019 г.). «Проблемы и возможности в функциональных углеродных нанотрубках для обработки и обозначения воды на основе мембраны » Наука общей среды 646 : 1126–1 BIBCODE : 2019 SCTEN.646.1126A Doi : /j.scittenv.2018.07.348 10.1016 ISSN   0048-9  30235599PMID  52311560S2CID
  38. ^ Коэн-Тануги, Дэвид; Гроссман, Джеффри С. (12 ноября 2014 г.). «Механическая прочность нанопористого графена как опреснительная мембрана» . Нано буквы . 14 (11): 6171–6178. Bibcode : 2014nanol..14.6171c . doi : 10.1021/nl502399y . ISSN   1530-6984 . PMID   25357231 .
  39. ^ Леви, Макс Г. «Все ошибались в обратном осмосе - пока сейчас» . Проводной . ISSN   1059-1028 . Получено 20 мая 2023 года .

Источники

  • Меткалф; Эдди (1972). Инжиниринг сточных вод . Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Company. ISBN  978-0-070-49539-5 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Reverse_osmosis&oldid=1232456019"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 8bb5887a8750797a3e4a1bcba048266b__1720028220
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/8b/6b/8bb5887a8750797a3e4a1bcba048266b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Reverse osmosis - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)