Как влияет изменение давления на процесс обратного осмоса
Применение процесса обратного осмоса давно используется при очистке воды и других жидкостей.
Для того, чтобы фильтр обратного осмоса мог эффективно работать, к раствору с более высокой концентрацией прилагается давление. Это главный фактор, влияющий на такие характеристики процесса, как проницаемость и селективность. Если давление увеличивается, то эффективная движущая сила молекул растворителя (воды) также возрастает. В итоге, и значение проницаемости становится больше.
В идеальном случае, когда структура мембраны под действием возрастающего давления не изменяется, а также в реальности, при небольшом увеличении этого параметра, можно говорить о линейной зависимости. Проницаемость воды увеличивается на такую же долю, на сколько возрастает эффективная движущая сила. Это происходит из-за того, что проницаемость растворенных веществ (загрязнений) невелика, по сравнению с таким же свойством воды, поэтому ею в данном случае можно пренебречь.
Существует уравнение, описывающее общую проницаемость:
G = A (P – Δπ)
где
G – проницаемость растворителя;
А – постоянная величина для системы «раствор – мембрана» при конкретных условиях окружающей среды;
Δπ – разница между осмотическими давлениями растворов с различной концентрацией.
Однако, на самом деле, все происходит несколько иначе. До определенной величины рабочего давления, параметры системы меняются линейным образом. При дальнейшем же повышении, структура полимерной мембраны уже не остается прежней. Это становится причиной изменения константы «А» в приведенном выше уравнении.
В итоге, при увеличении давления выше определенной критической точки, зависимость становится нелинейной – рост проницаемости будет меньше, чем рост давления. И так – до некоторого значения давления, при котором проницаемость окажется максимальной. После этого, если продолжать увеличивать давление, проницаемость будет снижаться.
Селективность процесса отделения загрязнений от воды также зависит от давления, притом, носит сходный характер. При малых значениях она возрастает в той же мере, в какой увеличивается давление. После определенного значения, скорость роста снижается до тех пор, пока селективность не достигает своего максимума.
В каждом конкретном случае пик данного параметра зависит от вида мембраны и типа загрязнений. Это происходит из-за того, что, при небольших давлениях, увеличивается только движение воды через преграду, а поток загрязнений остается на том же уровне. После выхода системы на максимум проницаемости, селективность остается постоянной, т.к. при уплотнении мембраны снижается интенсивность потока загрязнений.
Статьи
СЕЙЧАС ЧИТАЮТ