Paano nakakatulong ang maliit na laki ng butas ng ro membrane na makamit ang desalination ng dagat?

1. Napakaliit na laki ng butas: Ang katumpakan na sukat ng mikroskopikong mundo
Ang laki ng butas ng RO lamad maaaring tawaging panghuli scale scale sa mikroskopikong mundo. Karaniwan, ang laki ng pore nito ay halos 0.0001 microns, na kung saan ay napakaliit na halos hindi ito maiisip. Upang madama ang scale na ito nang mas intuitively, maihahambing natin ito sa mga karaniwang sangkap. Karamihan sa mga virus ay may diameter sa pagitan ng 0.02 at 0.3 microns, at ang laki ng butas ng lamad ng RO ay mas maliit kaysa sa karamihan sa mga virus. Sa pamamagitan ng tulad ng isang maliit na laki ng butas, ang napakaliit na mga molekula tulad ng mga molekula ng tubig ay may pagkakataon na dumaan.
Ang diameter ng isang molekula ng tubig ay tungkol sa 0.276 nanometer. Sa paghahambing, ang diameter ng asin sa tubig sa dagat, tulad ng mga pares ng sodium chloride ion, ay tungkol sa 0.5 nanometer, at ang laki ng mga microorganism tulad ng Escherichia coli ay kahit na sa antas ng micron. Ang malaking pagkakaiba-iba ng laki na ito ay gumagawa ng ro membrane tulad ng isang mahusay na dinisenyo super salaan sa proseso ng desalination ng tubig sa dagat. Ang asin at impurities ay hindi maaaring dumaan sa mga micropores sa lamad dahil sa kanilang malaking sukat, habang ang mga molekula ng tubig ay maaaring madaling dumaan sa mga micropore channel na ito at ilipat mula sa gilid ng dagat sa gilid ng tubig -dagat dahil sa kanilang maliit na sukat.
Mula sa pananaw ng mga pisikal na prinsipyo, ang mekanismo ng screening na ito batay sa mga pagkakaiba sa laki ay naaayon sa mga mekanika ng likido at teorya ng pagsasabog ng molekular. Kapag ang tubig sa dagat ay dumadaloy sa pamamagitan ng lamad ng RO sa ilalim ng panlabas na presyon, ang mga molekula ng tubig ay sumusunod sa batas ng paggalaw ng Brownian sa ilalim ng presyon at hanapin at dumaan sa mga lamad ng lamad sa isang mikroskopikong scale. Gayunpaman, ang asin at impurities ay hindi maaaring lumahok sa mikroskopikong "crossing journey" na ito dahil ang kanilang laki ay lumampas sa saklaw ng mga pores ng lamad, at epektibong naharang. Ang tumpak na epekto ng screening na ito ay nagbibigay ng pinaka pangunahing garantiya para sa desalination ng tubig sa dagat at isa sa mga pangunahing elemento para sa mga lamad ng RO na maging tumpak na "mga screen".

2. Natatanging komposisyon ng mga materyales: materyal na batayan ng microstructure
Ang dahilan kung bakit ang microstructure ng RO lamad ay maaaring maging tumpak ay hindi maihiwalay mula sa mga natatanging katangian ng mga materyales na polimer na bumubuo nito. Maraming mga uri ng mga materyales na polimer na bumubuo ng mga lamad ng RO, bukod sa kung saan ang polyamide, cellulose acetate, atbp ay mas karaniwang mga materyales. Ang mga materyales na polimer na ito ay may natatanging mga istruktura ng kemikal at pisikal na mga katangian, na nagbibigay ng isang materyal na batayan para sa pagbuo ng tumpak na mga microstructure.
Ang pagkuha ng polyamide composite membranes bilang isang halimbawa, karaniwang binubuo sila ng isang ultra-manipis na polyamide aktibong layer ng paghihiwalay at isang layer ng suporta. Ang polyamide aktibong layer ng paghihiwalay ay ang pangunahing bahagi para sa pagkamit ng paghihiwalay ng asin at impurities. Ito ay bumubuo ng isang napaka -pinong microporous na istraktura sa ibabaw ng layer ng suporta sa pamamagitan ng mga advanced na teknolohiya tulad ng interface ng polymerization. Ang materyal na polyamide mismo ay may mahusay na katatagan ng kemikal at lakas ng makina, at maaaring makatiis ng iba't ibang mga panggigipit at mga epekto ng kemikal sa proseso ng desalination habang pinapanatili ang katatagan ng microstructure.
Sa microstructure ng polyamide aktibong layer ng paghihiwalay, ang mga molekular na kadena ay nakikipag -ugnay sa bawat isa sa pamamagitan ng mga covalent bond at hydrogen bond, na bumubuo ng isang masikip at maayos na pag -aayos. Ang pag -aayos na ito ay hindi lamang tumutukoy sa laki ng butas at pamamahagi ng lamad, ngunit nakakaapekto rin sa pagkakaugnay at pagtanggi ng lamad sa iba't ibang mga sangkap. Halimbawa, ang ilang mga functional na grupo sa polyamide molekular chain, tulad ng mga grupo ng amide, ay may ilang polarity at maaaring makabuo ng mga bono ng hydrogen na may mga molekula ng tubig, sa gayon ay isinusulong ang paghahatid ng mga molekula ng tubig sa mga pores ng lamad. Para sa mga sisingilin na mga ion ng asin, ang pamamahagi ng singil sa ibabaw ng polyamide membrane ay gagawa ng electrostatic repulsion, na higit na pumipigil sa asin na dumaan sa mga pores ng lamad.
Ang mga cellulose acetate membranes ay mayroon ding natatanging mga katangian ng microstructural. Ang cellulose acetate ay isang cellulose derivative na naglalaman ng isang malaking bilang ng mga pangkat na hydroxyl at acetyl sa istrukturang molekular nito. Ang mga functional na grupo ay nagbibigay ng cellulose acetate membranes mahusay na hydrophilicity at selectivity. Sa scale ng mikroskopiko, ang mga molekula ng cellulose acetate ay nakikipag -ugnay sa pamamagitan ng intermolecular van der Waals na puwersa at mga bono ng hydrogen upang makabuo ng isang istraktura ng lamad na may isang tiyak na laki ng butas at porosity. Ang istraktura na ito ay maaaring epektibong mai -block ang asin at mga impurities sa tubig sa dagat habang pinapayagan ang mga molekula ng tubig na dumaan upang makamit ang desalination ng dagat.

3. Kumplikadong morpolohiya ng mikroskopikong ibabaw: "masungit na lupain" ng mikroskopikong mundo
Sa scale ng mikroskopiko, ang ibabaw ng lamad ng RO ay hindi patag at makinis, ngunit nagtatanghal ng isang kumplikadong lupain na puno ng maliliit na grooves at pores. Ang kumplikadong morphology sa ibabaw na ito ay karagdagang nagpapabuti sa kakayahan ng RO lamad na kumilos bilang isang katumpakan na "salaan".
Ang mga mikropono sa ibabaw ng RO lamad ay hindi simpleng mga pabilog na butas, ngunit may mga kumplikadong hugis at hindi regular na pamamahagi. Ang mga mikropono na ito ay maaaring maging elliptical, polygonal o kahit na ilang mga hindi regular na mga hugis na mahirap ilarawan. Bukod dito, ang kanilang pamamahagi sa ibabaw ng lamad ay hindi pantay, ngunit sa halip random. Ang hindi regular na hugis at pamamahagi ay nagdaragdag ng kahirapan para sa asin at mga impurities na dumaan sa mga pores ng lamad.
Kapag sinubukan ng asin at impurities na dumaan sa mga lamad ng lamad, hindi lamang nila nahaharap ang limitasyon ng laki ng butas, kundi pati na rin ang mga hamon na dinala ng hugis at pamamahagi ng mga pores ng lamad. Dahil sa iregularidad ng mga lamad ng lamad, ang asin at impurities ay maaaring mai -block kapag papalapit sa mga lamad ng lamad dahil hindi nila perpektong tumutugma sa mga pores ng lamad. Halimbawa, ang isang hindi regular na hugis na colloidal na butil ay maaaring ma -intercept kapag sinusubukan na dumaan sa isang elliptical membrane pore dahil ang ilang mga bahagi ng butil ay hindi maaaring dumaan sa makitid na bahagi ng butas ng lamad.
Bilang karagdagan, ang mga mikroskopikong grooves at pores sa ibabaw ng lamad ng RO ay nakakaapekto rin sa daloy at pagsasabog ng mga molekula ng tubig sa ibabaw ng lamad. Bago dumaan sa mga lamad ng lamad, ang mga molekula ng tubig ay kailangang magkalat at lumipat sa isang tiyak na lawak sa ibabaw ng lamad. Ang kumplikadong morpolohiya ng ibabaw ng lamad ay maaaring dagdagan ang lugar ng contact sa pagitan ng mga molekula ng tubig at ang lamad ng lamad, itaguyod ang pagsasabog ng mga molekula ng tubig, at sa gayon ay madaragdagan ang pagkilos ng tubig ng lamad. Kasabay nito, ang kumplikadong morpolohiya ng ibabaw na ito ay nakakatulong upang mabawasan ang pag-aalis ng asin at mga impurities sa ibabaw ng lamad, bawasan ang panganib ng polusyon ng lamad, at matiyak ang pangmatagalang matatag na operasyon ng lamad ng RO.

4. Synergistic Epekto ng Microstructure: Ang pangkalahatang kahusayan ng "screen" ng katumpakan "
Ang microstructure ng RO lamad ay hindi isang simpleng pagdaragdag ng bawat sangkap, ngunit sa pamamagitan ng synergistic na epekto ng sobrang pinong laki ng butas, ang natatanging komposisyon ng materyal at ang kumplikadong morphology ng mikroskopikong ibabaw, ito ay magkakasamang nilikha ang malakas na kahusayan bilang isang screen "screen".
Ang maliit na sukat ng laki ng butas ay nagbibigay ng pinaka pangunahing pisikal na hadlang para sa paghihiwalay sa pagitan ng mga molekula ng tubig at asin at mga impurities. Ang natatanging istraktura ng kemikal at pisikal na mga katangian ng materyal ay tumutukoy sa pagpili at katatagan ng lamad, na nagpapahintulot sa lamad ng RO na mapanatili ang mahusay na pagganap sa isang kumplikadong kapaligiran sa tubig sa dagat. Ang kumplikadong morpolohiya ng mikroskopikong ibabaw ay karagdagang nagpapabuti sa kakayahan ng paghihiwalay at pagganap ng anti-polusyon ng lamad.
Sa aktwal na proseso ng desalination, ang mga elemento ng microstructural na ito ay nakikipagtulungan sa bawat isa at nagtutulungan. Kapag ang tubig sa dagat ay dumadaloy sa lamad ng RO sa ilalim ng presyon, una sa lahat, ang asin at impurities ay una na naharang sa ibabaw ng lamad dahil sa malaking pagkakaiba sa laki at mga pores ng lamad. Pagkatapos, ang mga kemikal na katangian ng materyal at ang pang -ibabaw na pamamahagi ng adsorb o nagtataboy ng asin at mga impurities, na higit na pumipigil sa kanila na dumaan sa mga pores ng lamad. Kasabay nito, ang mga molekula ng tubig ay nagkakalat at lumipat sa kumplikadong topograpiya ng ibabaw ng lamad, hanapin at dumaan sa mga lamad ng lamad, at nakamit ang paglipat mula sa tubig sa dagat hanggang sa sariwang tubig.