Bagaimanakah saiz liang kecil membantu membran ro mencapai penyahgaraman air laut?

1. Saiz liang yang sangat kecil: skala ketepatan dunia mikroskopik
Saiz liang dari Membran RO boleh dipanggil skala ketepatan utama di dunia mikroskopik. Biasanya, saiz liangnya hanya kira -kira 0.0001 mikron, yang sangat kecil sehingga hampir tidak dapat dibayangkan. Untuk merasakan skala ini lebih intuitif, kita dapat membandingkannya dengan bahan -bahan yang sama. Kebanyakan virus mempunyai diameter antara 0.02 dan 0.3 mikron, dan saiz liang membran RO jauh lebih kecil daripada kebanyakan virus. Dengan saiz liang kecil, hanya molekul yang sangat kecil seperti molekul air mempunyai peluang untuk melewati.
Diameter molekul air adalah kira -kira 0.276 nanometer. Sebagai perbandingan, diameter garam dalam air laut, seperti pasangan ion natrium klorida, adalah kira -kira 0.5 nanometer, dan saiz mikroorganisma seperti Escherichia coli berada di peringkat mikron. Perbezaan saiz yang besar ini menjadikan membran RO seperti penapis super yang direka dengan baik dalam proses penyahgaraman air laut. Garam dan kekotoran tidak dapat melalui mikropor pada membran kerana saiznya yang besar, sementara molekul air dapat dengan mudah melalui saluran micropore dan pemindahan dari sisi air laut ke sisi air tawar kerana saiz kecil mereka.
Dari perspektif prinsip fizikal, mekanisme pemeriksaan ini berdasarkan perbezaan saiz adalah konsisten dengan mekanik cecair dan teori penyebaran molekul. Apabila air laut mengalir melalui membran RO di bawah tekanan luaran, molekul air mengikuti undang -undang gerakan Brown di bawah tekanan dan mencari dan melewati liang membran pada skala mikroskopik. Walau bagaimanapun, garam dan kekotoran tidak boleh mengambil bahagian dalam "perjalanan persimpangan" mikroskopik ini kerana saiznya melebihi pelbagai liang membran, dan secara berkesan dipintas. Kesan pemeriksaan yang tepat ini memberikan jaminan yang paling asas untuk penyahgaraman air laut dan merupakan salah satu elemen utama untuk membran RO untuk menjadi "skrin" yang tepat.

2. Komposisi Bahan Unik: Asas Bahan Struktur Mikro
Sebab mengapa mikrostruktur membran RO boleh begitu tepat tidak dapat dipisahkan dari ciri -ciri unik bahan polimer yang membentuknya. Terdapat banyak jenis bahan polimer yang membentuk membran RO, di antaranya poliamida, selulosa asetat, dan lain -lain adalah bahan yang lebih biasa. Bahan -bahan polimer ini mempunyai struktur kimia yang unik dan sifat fizikal, menyediakan asas material untuk membina mikrostruktur yang tepat.
Mengambil membran komposit poliamida sebagai contoh, mereka biasanya terdiri daripada lapisan pemisahan aktif poliamida ultra-tip dan lapisan sokongan. Lapisan pemisahan aktif poliamida adalah bahagian teras untuk mencapai pemisahan garam dan kekotoran. Ia membentuk struktur microporous yang sangat halus di permukaan lapisan sokongan melalui teknologi canggih seperti pempolimeran interfacial. Bahan poliamida itu sendiri mempunyai kestabilan kimia yang baik dan kekuatan mekanikal, dan dapat menahan pelbagai tekanan dan kesan kimia dalam proses penyahgaraman sambil mengekalkan kestabilan mikrostruktur.
Dalam struktur mikro lapisan pemisahan aktif poliamida, rantai molekul berinteraksi antara satu sama lain melalui ikatan kovalen dan ikatan hidrogen, membentuk susunan yang ketat dan teratur. Susunan ini bukan sahaja menentukan saiz liang dan pengedaran membran, tetapi juga mempengaruhi pertalian dan penolakan membran ke bahan yang berbeza. Sebagai contoh, beberapa kumpulan berfungsi pada rantaian molekul poliamida, seperti kumpulan amida, mempunyai polariti tertentu dan boleh membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air, dengan itu mempromosikan penghantaran molekul air dalam liang membran. Bagi ion garam yang dikenakan, pengagihan caj pada permukaan membran poliamida akan menghasilkan penolakan elektrostatik, selanjutnya menghalang garam daripada melalui liang membran.
Membran selulosa asetat juga mempunyai sifat mikrostruktur yang unik. Selulosa asetat adalah derivatif selulosa yang mengandungi sejumlah besar kumpulan hidroksil dan asetil dalam struktur molekulnya. Kumpulan -kumpulan berfungsi ini memberikan membran selulosa asetat hidrofilik dan selektiviti yang baik. Pada skala mikroskopik, molekul selulosa asetat berinteraksi melalui daya intermolecular van der Waals dan ikatan hidrogen untuk membentuk struktur membran dengan saiz liang dan keliangan tertentu. Struktur ini secara berkesan dapat menghalang garam dan kekotoran dalam air laut sambil membolehkan molekul air melewati untuk mencapai penyahgaraman air laut.

3. Morfologi Kompleks Permukaan Mikroskopik: "Kawasan Rugged" Dunia Mikroskopik
Pada skala mikroskopik, permukaan membran RO tidak rata dan licin, tetapi membentangkan kawasan kompleks yang penuh dengan alur kecil dan liang. Morfologi permukaan yang kompleks ini terus meningkatkan keupayaan membran RO untuk bertindak sebagai ketepatan "ayak".
Micropores di permukaan membran RO bukan lubang bulat mudah, tetapi mempunyai bentuk yang kompleks dan pengagihan yang tidak teratur. Micropores ini mungkin elips, poligonal atau bahkan beberapa bentuk yang tidak teratur yang sukar untuk diterangkan. Selain itu, pengedaran mereka pada permukaan membran tidak seragam, tetapi agak rawak. Bentuk dan pengedaran yang tidak teratur ini meningkatkan kesukaran untuk garam dan kekotoran untuk melalui liang membran.
Apabila garam dan kekotoran cuba melewati liang membran, mereka bukan sahaja menghadapi batasan saiz liang, tetapi juga cabaran yang dibawa oleh bentuk dan pengedaran liang membran. Oleh kerana ketidakteraturan liang membran, garam dan kekotoran mungkin disekat ketika menghampiri liang membran kerana mereka tidak dapat memadankan liang membran dengan sempurna. Sebagai contoh, zarah koloid yang tidak teratur boleh dicegat apabila cuba melewati liang membran elips kerana beberapa bahagian zarah tidak dapat melalui bahagian sempit liang membran.
Di samping itu, alur mikroskopik dan liang -liang di permukaan membran RO juga mempengaruhi aliran dan penyebaran molekul air pada permukaan membran. Sebelum melalui liang membran, molekul air perlu meresap dan berhijrah ke tahap tertentu pada permukaan membran. Morfologi kompleks permukaan membran dapat meningkatkan kawasan hubungan antara molekul air dan permukaan membran, menggalakkan penyebaran molekul air, dan dengan itu meningkatkan fluks air membran. Pada masa yang sama, morfologi permukaan yang kompleks ini juga membantu mengurangkan pemendapan garam dan kekotoran pada permukaan membran, mengurangkan risiko pencemaran membran, dan memastikan operasi stabil jangka panjang membran RO.

4. Kesan Sinergistik Mikrostruktur: Kecekapan Keseluruhan "Skrin"
Struktur mikro membran RO bukanlah tambahan mudah bagi setiap komponen, tetapi melalui kesan sinergi dari saiz liang yang sangat halus, komposisi unik bahan dan morfologi kompleks permukaan mikroskopik, ia bersama -sama mencipta kecekapannya yang kuat sebagai "skrin".
Saiz kecil saiz liang memberikan halangan fizikal yang paling asas untuk pemisahan antara molekul air dan garam dan kekotoran. Struktur kimia yang unik dan sifat fizikal bahan menentukan selektiviti dan kestabilan membran, yang membolehkan membran RO untuk mengekalkan prestasi yang baik dalam persekitaran air laut yang kompleks. Morfologi kompleks permukaan mikroskopik terus meningkatkan keupayaan pemisahan dan prestasi anti-pencemaran membran.
Dalam proses penyahgaraman sebenar, unsur -unsur mikrostruktur ini bekerjasama antara satu sama lain dan bekerjasama. Apabila air laut mengalir ke membran RO di bawah tekanan, pertama sekali, garam dan kekotoran pada mulanya dipintas pada permukaan membran kerana perbezaan besar saiz dan liang membran. Kemudian, sifat -sifat kimia bahan dan pengedaran cas permukaan adsorb atau menangkis garam dan kekotoran, terus menghalang mereka daripada melewati liang membran. Pada masa yang sama, molekul air meresap dan berhijrah dalam topografi kompleks permukaan membran, mencari dan melewati liang membran, dan mencapai pemindahan dari air laut ke air tawar.