Как крошечный размер пор помогает мембране RO достичь опреснения морской воды?

1. Чрезвычайно крошечный размер пор: точная шкала микроскопического мира
Размер пор RO Мембрана может быть назван окончательной точной шкалой в микроскопическом мире. Обычно его размер пор составляет всего около 0,0001 микрон, что настолько мало, что почти невообразимо. Чтобы почувствовать этот шкал более интуитивно, мы можем сравнить его с общими веществами. Большинство вирусов имеют диаметр от 0,02 до 0,3 микрона, а размер пор мембрана RO намного меньше, чем у большинства вирусов. С таким крошечным размером пор только очень маленькие молекулы, такие как молекулы воды, имеют возможность пройти через себя.
Диаметр молекулы воды составляет около 0,276 нанометров. Для сравнения, диаметр соли в морской воде, такой как пары ионов хлорида натрия, составляет около 0,5 нанометров, а размер микроорганизмов, таких как Escherichia coli, даже на уровне микрона. Эта огромная разница в размерах делает мембрану RO, как хорошо продуманное супер сито в процессе опреснения морской воды. Соль и примеси не могут проходить через микропоры на мембране из -за их большого размера, в то время как молекулы воды могут относительно легко проходить через эти микропоры и переносить со стороны морской воды в пресноводную сторону из -за их крошечного размера.
С точки зрения физических принципов этот механизм скрининга, основанный на различиях в размерах, согласуется с механикой жидкости и теории молекулярной диффузии. Когда морская вода протекает через мембрану RO под внешним давлением, молекулы воды следуют закону Браунского движения под давлением и находят и проходят через поры мембраны по микроскопическому масштабе. Тем не менее, соль и примеси не могут участвовать в этом микроскопическом «пересеченном путешествии», потому что их размер превышает диапазон пор мембран и эффективно перехватывается. Этот точный эффект скрининга обеспечивает самую основную гарантию для опреснения морской воды и является одним из ключевых элементов для мембран RO, чтобы стать точными «экранами».

2. Уникальный состав материалов: материальный базис микроструктуры
Причина, по которой микроструктура мембраны RO может быть настолько точной, неразделима от уникальных характеристик полимерных материалов, которые это составляют. Существует много типов полимерных материалов, которые составляют RO -мембраны, среди которых полиамид, целлюлозный ацетат и т. Д. - более распространенные материалы. Эти полимерные материалы имеют уникальные химические структуры и физические свойства, обеспечивая материал для создания точных микроструктур.
В качестве примера принимая полиамидные композитные мембраны, они обычно состоят из ультратонкого полиамида активного разделения и опорного слоя. Полиамид активного разделения слой является основной частью достижения разделения соли и примесей. Он образует чрезвычайно тонкую микропористую структуру на поверхности опорного слоя с помощью передовых технологий, таких как межфазная полимеризация. Сам полиамидный материал обладает хорошей химической стабильностью и механической прочностью и может выдерживать различные давления и химические эффекты в процессе опреснения при сохранении стабильности микроструктуры.
В микроструктуре полиамидного активного разделения слоя молекулярные цепи взаимодействуют друг с другом через ковалентные связи и водородные связи, образуя плотное и упорядоченное расположение. Это расположение не только определяет размер пор и распределение мембраны, но также влияет на сродство и отталкивание мембраны к разным веществам. Например, некоторые функциональные группы на полиамидной молекулярной цепи, такие как амидные группы, имеют определенную полярность и могут образовывать водородные связи с молекулами воды, тем самым способствуя передаче молекул воды в мембранных пор. Для заряженных солевых ионов распределение заряда на поверхности полиамидной мембраны будет обрабатывать электростатическое отталкивание, что еще больше предотвращает прохождение соли через поры мембраны.
Ацетатные мембраны целлюлозы также обладают уникальными микроструктурными свойствами. Ацетат целлюлозы представляет собой производное целлюлозы, которое содержит большое количество гидроксильных и ацетильных групп в ее молекулярной структуре. Эти функциональные группы дают мембраны ацетата целлюлозы хорошей гидрофильности и селективности. В микроскопическом масштабе молекулы ацетата целлюлозы взаимодействуют через межмолекулярные силы ван -дер -ваальса и водородные связи, образуя мембранную структуру с определенным размером пор и пористостью. Эта структура может эффективно блокировать соль и примеси в морской воде, позволяя проходить молекулы воды для достижения опреснения морской воды.

3. Сложная морфология микроскопической поверхности: «бурная местность» микроскопического мира
В микроскопическом масштабе поверхность мембраны Ro не является плоской и гладкой, но представляет собой сложную местность, полную крошечных бороздков и пор. Эта сложная поверхностная морфология еще больше повышает способность мембраны Ro действовать как точность «сита».
Микропоры на поверхности мембраны RO не являются простыми круглыми отверстиями, но имеют сложные формы и нерегулярные распределения. Эти микропоры могут быть эллиптическими, многоугольными или даже некоторыми нерегулярными формами, которые трудно описать. Более того, их распределение на поверхности мембраны не является равномерным, а скорее случайным. Эта нерегулярная форма и распределение увеличивают сложность соли и примесей проходить через мембранные поры.
Когда соль и примеси пытаются пройти через мембранные поры, они не только сталкиваются с ограничением размера пор, но и с проблемами, вызванными формой и распределением пор мембран. Из -за нерегулярности пор мембран, соль и примеси могут быть заблокированы при приближении к мембранным порам, потому что они не могут идеально соответствовать мембранным порам. Например, при попытке пройти через эллиптическую мембранную пору может быть перехвачена нерегулярная форма, потому что некоторые части частицы не могут пройти через узкую часть мембранной пор.
Кроме того, микроскопические канавки и поры на поверхности мембраны Ro также влияют на поток и диффузию молекул воды на поверхности мембраны. Перед прохождением через мембранные поры молекулы воды должны диффундировать и мигрировать в определенной степени на поверхности мембраны. Сложная морфология поверхности мембраны может увеличивать площадь контакта между молекулами воды и поверхностью мембраны, способствует диффузии молекул воды и, таким образом, увеличивать поток воды мембраны. В то же время эта сложная морфология поверхности также помогает уменьшить осаждение соли и примесей на поверхности мембраны, снижает риск загрязнения мембраны и обеспечивает долгосрочную стабильную работу мембраны RO.

4. Синергетический эффект микроструктуры: общая эффективность точности "экрана"
Микроструктура мембраны Ro не является простой добавлением каждого компонента, но благодаря синергетическому эффекту чрезвычайно тонкого размера пор, уникальной состав материала и сложной морфологии микроскопической поверхности, она совместно создала свою мощную эффективность в качестве точности «экрана».
Крошечный размер размера пор обеспечивает самый основной физический барьер для разделения между молекулами воды и солью и примесями. Уникальная химическая структура и физические свойства материала определяют селективность и стабильность мембраны, что позволяет мембране RO сохранять хорошие результаты в сложной среде морской воды. Сложная морфология микроскопической поверхности дополнительно повышает способность разделения и характеристики пропадения мембраны.
В реальном процессе опреснения эти микроструктурные элементы сотрудничают друг с другом и работают вместе. Когда морская вода течет к мембране RO под давлением, во -первых, соль и примеси первоначально перехватываются на поверхности мембраны из -за огромной разницы в размерах и пор мембраны. Затем химические свойства материала и распределение поверхностного заряда адсорбируют или отталкивают соль и примеси, что еще больше предотвращает их прохождение через поры мембраны. В то же время молекулы воды диффундируют и мигрируют в сложной топографии поверхности мембраны, найдите и проходят через поры мембраны и достигайте переноса из морской воды к пресной воде.