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反滲透一體化設(shè)備

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反滲透一體化設(shè)備把相同體積的稀溶液(如淡水)和濃液(如海水或鹽水)分別置于一容器的兩側(cè),中間用半透膜阻隔,稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜,向濃溶液側(cè)流動(dòng),濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度,形成一個(gè)壓力差,達(dá)到滲透平衡狀態(tài),此種壓力差即為滲透壓,滲透壓的大小決定于濃液的種類,濃度和溫度,與半透膜的性質(zhì)無關(guān)

詳細(xì)介紹

反滲透一體化設(shè)備

把相同體積的稀溶液(如淡水)和濃液(如海水或鹽水)分別置于一容器的兩側(cè),中間用半透膜阻隔,稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜,向濃溶液側(cè)流動(dòng),濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度,形成一個(gè)壓力差,達(dá)到滲透平衡狀態(tài),此種壓力差即為滲透壓,滲透壓的大小決定于濃液的種類,濃度和溫度,與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí),濃溶液中的溶劑會(huì)向稀溶液流動(dòng),此種溶劑的流動(dòng)方向與原來滲透的方向相反,這一過程稱為反滲透。

折疊溶解-擴(kuò)散模型

Lonsdale等人提出解釋反滲透現(xiàn)象的溶解-擴(kuò)散模型。他將反滲透的活性表面皮層看作為致密無孔的膜,并假設(shè)溶質(zhì)和溶劑都能溶于均質(zhì)的非多孔膜表面層內(nèi),各自在濃度或壓力造成的化學(xué)勢(shì)推動(dòng)下擴(kuò)散通過膜。溶解度的差異及溶質(zhì)和溶劑在膜相中擴(kuò)散性的差異影響著他們通過膜的能量大小。其具體過程分為:*步,溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)表面外吸附和溶解;第二步,溶質(zhì)和溶劑之間沒有相互作用,他們?cè)诟髯曰瘜W(xué)位差的推動(dòng)下以分子擴(kuò)散方式通過反滲透膜的活性層;第三步,溶質(zhì)和溶劑在膜的透過液側(cè)表面解吸。

反滲透一體化設(shè)備在以上溶質(zhì)和溶劑透過膜的過程中,一般假設(shè)*步、第三步進(jìn)行的很快,此時(shí)透過速率取決于第二步,即溶質(zhì)和溶劑在化學(xué)位差的推動(dòng)下以分子擴(kuò)散方式通過膜。由于膜的選擇性,使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質(zhì)的滲透能力,不僅取決于擴(kuò)散系數(shù),并且決定于其在膜中的溶解度。

折疊優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流理論

當(dāng)液體中溶有不同種類物質(zhì)時(shí),其表面張力將發(fā)生不同的變化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有機(jī)物質(zhì),可使其表面張力減小,但溶入某些無機(jī)鹽類,反而使其表面張力稍有增加,這是因?yàn)槿苜|(zhì)的分散是不均勻的,即溶質(zhì)在溶液表面層中的濃度和溶液內(nèi)部濃度不同,這就是溶液的表面吸附現(xiàn)象。當(dāng)水溶液與高分子多孔膜接觸時(shí),若膜的化學(xué)性質(zhì)使膜對(duì)溶質(zhì)負(fù)吸附,對(duì)水是優(yōu)先的正吸附,則在膜與溶液界面上將形成一層被膜吸附的一定厚度的純水層。它在外壓作用下,將通過膜表面的毛細(xì)孔,從而可獲取純水。

折疊氫鍵理論

在醋酸纖維素中,由于氫鍵和范德華力的作用,膜中存在晶相區(qū)域和非晶相區(qū)域兩部分。大分子之間存在牢固結(jié)合并平行排列的為晶相區(qū)域,而大分子之間*無序的為非晶相區(qū)域,水和溶質(zhì)不能進(jìn)入晶相區(qū)域。在接近醋酸纖維素分子的地方,水與醋酸纖維素羰基上的氧原子會(huì)形成氫鍵并構(gòu)成所謂的結(jié)合水。當(dāng)醋酸纖維素吸附了*層水分子后,會(huì)引起水分子熵值的*下降,形成類似于冰的結(jié)構(gòu)。在非晶相區(qū)域較大的孔空間里,結(jié)合水的占有率很低,在孔的*存在普通結(jié)構(gòu)的水,不能與醋酸纖維素膜形成氫鍵的離子或分子則進(jìn)入結(jié)合水,并以有序擴(kuò)散方式遷移,通過不斷的改變和醋酸纖維素形成氫鍵的位置來通過膜。

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