V době, kdy se vodní zdroje stávají stále vzácnějšími a požadavky na kvalitu vody neustále rostou, se technologie reverzní osmózy (RO) stala jednou z hlavních technologií v oblasti úpravy vody s jeho účinným separačním výkonem. Jako klíčová složka v systému reverzní osmózy zajišťuje hladký sběr a přepravu produkované vody, výkon propustného nosiče RO membrány přímo ovlivňuje provozní účinnost, produkoval kvalitu vody a životnost celého systému.
1. Základní znalost Nosič prvku membrány RO
1.1 Definice a funkce
RO membránový prvek produkovaný nosič vody je strukturální složkou uvnitř membránového prvku reverzní osmózy používaný k shromažďování a přenosu čisté vody (produkované vody), která prochází membránou RO. Jeho hlavní funkcí je vedení produkované vody oddělené membránou RO od vnitřku membránového prvku k systémovému výstupu bezpečně a efektivně, přičemž se vyhýbá smíchání produkované vody s vstupní vodou a koncentrovanou vodou, aby se zajistila čistota produkované kvality vody. Z mikroskopického hlediska je nosič vody jako přesný „velitel vodní cesty“, který plánuje řádnou průtokovou cestu molekul vody; Z makroskopického hlediska je důležitou bariérou udržovat stabilní provoz systému reverzní osmózy a zajistit kvalitu produkované vody.
1.2 Stav v systému reverzní osmózy
Systém reverzní osmózy je složen hlavně z membránových prvků RO, tlakových cév, vstupních systémů vody, řídicích systémů atd. A nosič vody membránového prvku RO je jednou z jádrových složek uvnitř membránového prvku. Pokud je membránový prvek RO porovnán s „srdcem“ systému reverzní osmózy, pak nosič vody je „krevní céva“ spojující srdce a další orgány. Souvisí nejen s účinností sběru produkované vody, ale také hraje klíčovou roli ve výkonu membránového prvku. Vysoce kvalitní nosiče vody mohou snížit odolnost proti průtoku produkované vody a snížit provozní tlak systému, čímž se prodlouží životnost membrány RO; Naopak, pokud nosič vody není navržen přiměřeně ani nekvalitní, může to vést k nerovnoměrnému toku vody a nadměrnému lokálnímu tlaku, urychlit znečištění a poškození membránového prvku a poté ovlivnit provozní stabilitu a ekonomickou účinnost celého systému reverzní osmózy.
2. Technické principy Permeate nosiče membrány RO
2.1 Mechanismus přenosu vody
Proces přenosu vody nosiče vodní vody RO je založen na principu mechaniky tekutin. Když surová voda prochází membránou RO pod tlakem, molekuly vody proniknou membránovými póry do vodního kanálu a speciální struktura uvnitř nosiče vody poskytuje přenosovou cestu pro tyto molekuly vody. Běžné nosiče vody používají síť nebo porézní struktury a tyto malé kanály mohou účinně vést tok vody. Tok molekul vody v kanálu nosiče vody je ovlivněn faktory, jako je velikost kanálu, drsnost a zakřivení. Například, ačkoli menší velikost kanálu může zvýšit kontaktní plochu mezi vodou a nosičem, což pomáhá shromažďovat vodu rovnoměrně, zvýší také odolnost proti průtoku vody; A příliš hrubá vnitřní stěna kanálu způsobí vířivé proudy v průtoku vody, což ovlivňuje stabilitu toku vody. Aby bylo možné dosáhnout účinného přenosu, musí být návrh nosiče vody optimalizován z hlediska velikosti kanálu, tvaru a drsnosti vnitřní stěny, aby se zajistilo, že voda může být rychle a plynule transportována zevnitř membránového prvku do výstupu.
2.2 Synergie s membránovými prvky RO
Mezi nosičem vodního nosiče RO membránového prvku a RO membrány existuje úzký synergický vztah. Membrána RO je zodpovědná za zachycení nečistot, jako je sůl, organická hmota a mikroorganismy v surové vodě, zatímco nosič vody je zodpovědný za sběr a přepravu vody, která prochází membránou RO včas. Tato synergie se odráží v mnoha aspektech: na jedné straně musí strukturální design nosiče vody odpovídat uspořádání membrány RO, aby se zajistilo, že voda může být shromažďována rovnoměrně. Například ve spirálovém romatovém membránovém prvku je nosič vody obvykle spirálně ovinut kolem centrálního sběrného potrubí a pevně se hodí do membrány, aby se zajistilo, že voda produkovaná každou částí membrány může hladce vstoupit do vodního kanálu; Na druhé straně by se výběr materiálu vodního nosiče měl zvážit chemickou kompatibilitu s membránou RO, aby se zabránilo poškození RO membrány v důsledku chemických reakcí mezi materiály. Průtokové vlastnosti nosiče vody také ovlivní hydraulické podmínky na povrchu membrány RO. Přiměřený přenos vody může snížit fenomén polarizace koncentrace na povrchu membrány a zlepšit účinnost separace a schopnost anti-znečištění RO membrány.
3. Strukturální design a výběr materiálu pro permeátové nosiče membrány RO
3.1 Obecné strukturální typy
3.1.1 Nosič vody s spirálou vodou
Spirály, které jsou membránové prvky RO, jsou nejpoužívanější typy membránových prvků. Jejich nosiče vody jsou obvykle složeny z vodicí sítě a středního sběrného potrubí. Vodicí síť je obecně vyrobena z polypropylenu, který má určitou porozitu a tuhost. Může poskytnout průtokový kanál pro vyrobenou vodu a hrát roli při podpoře membrány. Tvar, velikost a uspořádání vodicí sítě má důležitý vliv na rovnoměrnou distribuci a odolnost proti průtoku produkované vody. Centrální potrubí pro sběr vody je konečným sběrným bodem produkované vody. Obvykle je vyrobena z porézní nerezové oceli nebo polyvinylchloridu. Malé otvory rovnoměrně distribuované na jeho povrchu mohou rychle zavést vyrobenou vodu shromážděnou vodicí sítí do potrubí a nakonec ji přenést do systému systému.
3.1.2 Nosič s dutým vláknem
Struktura nosiče vody membránového prvku duté vlákna RO se liší od struktury typu spirálového vázaného. V prvcích dutých vláken je do tlakové nádoby integrováno velké množství svazků dutých vláken membrány a vodní nosič je zodpovědný hlavně za vedení vody produkované membránou dutých vláken z vnitřní dutiny membrány k výstupu membránového prvku. Obvykle je utěsněn jeden konec membrány dutých vláken a druhý konec je připojen k konec sběru vody a voda proudí přímo do konce sběru vody přes vnitřní dutinu membrány. Aby se zlepšila účinnost sběru vody, konec sběru vody často přijímá zvláštní strukturální design, jako je porézní deska nebo dutina pro sběr vody, aby se zajistilo, že voda produkovaná každou membránou může být rychle a rovnoměrně shromažďována.
3.2 Charakteristiky a požadavky materiálu
Výběr materiálu nosiče vody membránového prvku RO je velmi důležitý, což přímo ovlivňuje výkon a životnost vodního nosiče. Ideální materiál nosiče vody by měl mít následující vlastnosti:
Chemická stabilita: vydrží erozi různých chemických látek (jako jsou antiscalanty a baktericidy běžně používané v systémech reverzní osmózy), chemicky nereaguje s vodou a vyhýbá se znečištění kvality vody. Mezi běžné materiály s dobrou chemickou stabilitou patří polypropylen, polyvinyliden fluorid (PVDF) atd.
Mechanická pevnost: Má dostatečnou pevnost a tuhost, aby odolala určitému dopadu na tlak a tok vody během provozu systému reverzní osmózy a není snadné se deformovat ani poškodit. Například ve vysokotlakém systému reverzní osmózy musí nosič vody vydržet vyšší vnitřní tlak, takže mechanická pevnost materiálu musí být vyšší.
Odolnost vůči mikrobiální kontaminaci: protože mikroorganismy se snadno chovají během provozu systému reverzní osmózy, měl by materiál nosiče vody mít určitou schopnost odolat mikrobiálnímu připojení a reprodukci, aby se snížil dopad mikrobiální kontaminace na kvalitu produkce vody a provozu systému. Některé materiály podstoupí zvláštní léčbu, jako je přidání antibakteriálních látek nebo modifikace povrchu, aby se zlepšila jejich odolnost vůči mikrobiální kontaminaci.
Odolnost teploty: Může se přizpůsobit různým rozsahu provozních teplot systému reverzní osmózy. Obecně lze říci, že provozní teplota systému reverzní osmózy je mezi 5 a 45 ℃ a materiál nosiče vody musí udržovat stabilní výkon v tomto teplotním rozsahu bez deformace, změkčení nebo zblokování.
4.. Scénáře aplikací Permeate nosiče prvku RO
4.1 Průmyslové pole pro úpravu vody
V průmyslové produkci má mnoho průmyslových odvětví přísné požadavky na kvalitu vody a široce používají technologii reverzní osmózy a nosiče vodní vody RO.
Power Industry: Ošetření krmivy kotle v tepelných elektrárnách je jedním z důležitých aplikačních scénářů vodních nosičů membránových membránových prvků. Aby se zabránilo škálování a korozi kotle, je jako přívodní voda vyžadována vysoce čistotá voda. Nosiče vodního prvku RO membrány mohou efektivně shromažďovat a přenášet vodu po ošetření reverzní osmózou, poskytnout kotli zdroje vody, které splňují požadavky na kvalitu vody, zajistit bezpečný a stabilní provoz kotlů a zlepšit účinnost výroby energie.
Elektronický průmysl: Požadavky na kvalitu vody ve výrobním procesu elektronických čipů jsou extrémně vysoké a je nutná ultrapurová voda. Jako klíčový spojení při přípravě ultrapórové vody ovlivňuje výkon vodního nosiče systému reverzní osmózy přímo kvalitu a stabilitu vody. Vysoce kvalitní nosiče vody mohou zajistit nízký obsah nečistoty a vysokou čistotu produkované vody, splnit přísné požadavky na výrobu elektronických čipů pro kvalitu vody a zajistit kvalitu a výnos produktu.
Chemický průmysl: Při výrobě chemických látek vyžaduje mnoho chemických reakcí použití čisté vody jako rozpouštědla nebo reakčního média. V systému úpravy vody v chemickém průmyslu může nosič voda Membrány RO stabilně transportovat vodu vyrobenou po ošetření reverzní osmózou do každé produkční spojení, což poskytuje spolehlivou záruku zdroje vody pro produkci chemických látek a zároveň snižuje selhání zařízení a výkyvy kvality produktu způsobené problémy s kvalitou vody.
4.2 Občanská a komerční pole čištění vody
Se zlepšením životní úrovně lidí se pozornost na kvalitě pitné vody stále roste a technologie reverzní osmózy a nosiče vodní vody RO se také široce používají v občanskoprávním a komerčním vybavení pro čištění vody.
Čistič pro domácnost: Domácí reverzní osmóza čističe vody odstraňují škodlivé látky ve vodě prostřednictvím membránových prvků RO a nosič vody shromažďuje a přepravuje čistinou vodu na kohoutek a poskytne pro rodiny bezpečnou a zdravou pitnou vodu. Konstrukce nosiče vody musí zvážit miniaturizaci, lehkost a kompatibilitu s celkovou strukturou čističe vody v domácnosti a zároveň zajistit hygienu a bezpečnost vody.
Komerční vybavení pro čištění vody: Na veřejných místech, jako jsou školy, nemocnice a kancelářské budovy, poskytuje komerční vybavení pro čištění vody pitnou vodu pro velké množství lidí. Tato zařízení obvykle potřebují zpracovat velké množství vody a vyžadují vyšší možnosti sběru a přenosu vody vodního nosiče membránového prvku RO. Kromě toho je také zásadní provozní stabilita a údržba komerčního čištění vody. Strukturální návrh a výběr materiálu vodního nosiče musí tyto faktory plně zvážit, aby se snížily náklady na údržbu a prostoje zařízení.
4.3 Pole odsolování mořské vody
Odsolování mořské vody je jedním z důležitých způsobů, jak vyřešit nedostatek sladkovodních zdrojů. Technologie odsolování reverzní osmózy mořské vody se stala metodou odsolování mořské vody v důsledku jeho vysoké účinnosti a úspory energie. V systému odsolování mořské vody čelí nosič voda RO membrány závažnějším pracovním prostředím a musí odolat korozi mořské vody s vysokou solitou a tlaku způsobeným vysokotlakou provoz. Proto nosič vody použitý pro odsolování mořské vody věnuje větší pozornost odolnosti proti korozi a vysoké síle při výběru materiálu a strukturálním designu. Například k výrobě centrálního potrubí pro sběr vody se používá speciální materiál slitiny rezistentní na korozi a provádí se povrchové antikorozní ošetření sítě odklonu, aby se zajistilo, že vodní nosič může dlouhodobě pracovat v odsolovacím systému mořské vody a účinně shromažďuje a přenáší obsluhující sladkou vodu.
5. Vývojový trend prvku Membrány RO
5.1 Strukturální optimalizace a inovace
V budoucnu se struktura nosiče vodní vody RO membrány vyvíjí optimalizovanějším a inovativnějším směrem. Díky simulační technologii počítačové tekutiny (CFD) je distribuce toku vody uvnitř nosiče vody přesně analyzována, aby se navrhla rozumnější tvar a velikost kanálu, dále snižovala odolnost výroby vody a zlepšila uniformitu výroby vody. Například vyvinout nosiče vody s bionickými strukturami, které napodobují účinné struktury přenosu tekutin v přírodě, jako jsou rostlinné žíly nebo krevní cévy zvířat, aby se dosáhlo účinnějšího přenosu produkce vody. Modulární a integrovaná konstrukce nosiče vody se také stane trendem, který je výhodný pro instalaci, údržbu a výměnu a zlepšuje celkový výkon a spolehlivost systému reverzní osmózy.
5.2 Výzkum a aplikaci nových materiálů
S neustálým vývojem vědy o materiálech budou nové materiály postupně aplikovány na nosiče vodního prvku RO membrány. Očekává se, že materiály se zvláštními vlastnostmi, jako jsou nanomateriály a inteligentní materiály, se stanou novým výběrem pro nosiče vody. Například nanokompozity mají vynikající mechanické vlastnosti, chemickou stabilitu a anti-znečištění, které mohou účinně zlepšit životnost a schopnost anti-znečištění nosičů vody; Inteligentní materiály mohou automaticky upravit svůj vlastní výkon podle změn podmínek prostředí. Například materiály reagující na teplotu mohou měnit povrchové vlastnosti při různých teplotách, snížit mikrobiální připojení a snížit riziko znečištění nosičů vody. Kromě toho se výzkum a vývoj rozložitelných materiálů stane také horkým tématem pro vyřešení problémů znečištění životního prostředí způsobeného opuštěním tradičních nosičů vody.
5.3 Inteligentní a automatizované monitorování
Aby se lépe zajistilo fungování systému reverzní osmózy, se vyvíjí nosič vody membrány ve směru inteligentního a automatizovaného monitorování. Instalací senzorů na nosiče vody může být sledování průtoku vody v reálném čase, tlak, teplotu a další parametry prováděno za účelem včasného detekce abnormálních podmínek nosiče vody, jako je zablokování a únik. V kombinaci s analýzou velkých dat a technologií umělé inteligence jsou monitorovací data hluboce těžena a analyzována, aby se předpovídala změny výkonu a rizika selhání vodního nosiče, aby se dosáhlo včasného varování a aktivní údržby. Inteligentní nosič vody může být také spojen s řídicím systémem systému reverzní osmózy, aby se automaticky upravili provozní parametry systému podle situace na výrobu vody, aby se zlepšila provozní účinnost a kvalita vody.
Copyright © Zhejiang Herovo New Materials Co., Ltd. Zakázkoví výrobci osnovních pletacích textilií
www.herovo.com
