Wie hilft die winzige Porengröße die RO -Membran zu einer Meerwasserentsalzung?

1. Extrem winzige Porengröße: Die Präzisionsskala der mikroskopischen Welt
Die Porengröße der RO -Membran kann als ultimative Präzisionsskala in der mikroskopischen Welt bezeichnet werden. Normalerweise beträgt seine Porengröße nur etwa 0,0001 Mikrometer, was so klein ist, dass sie fast unvorstellbar ist. Um diese Skala intuitiver zu fühlen, können wir sie mit gemeinsamen Substanzen vergleichen. Die meisten Viren haben einen Durchmesser zwischen 0,02 und 0,3 Mikrometer, und die Porengröße der RO -Membran ist viel kleiner als die der meisten Viren. Bei einer solchen winzigen Porengröße haben nur sehr kleine Moleküle wie Wassermoleküle die Möglichkeit, durchzugehen.
Der Durchmesser eines Wassermoleküls beträgt etwa 0,276 Nanometer. Im Vergleich dazu beträgt der Salzdurchmesser in Meerwasser wie Natriumchlorid -Ionenpaare etwa 0,5 Nanometer, und die Größe von Mikroorganismen wie Escherichia coli liegt sogar auf Mikrometerebene. Dieser große Größenunterschied macht die RO-Membran wie ein gut gestaltetes Supersieb im Prozess der Meerwasserentsalzung. Salz und Verunreinigungen können die Mikroporen der Membran aufgrund ihrer großen Größe nicht durchlaufen, während Wassermoleküle aufgrund ihrer winzigen Größe relativ leicht durch diese Mikroporenkanäle gehen und von der Meerwasserseite zur Süßwasserseite übertragen werden können.
Aus der Sicht der physikalischen Prinzipien stimmt dieser Screening -Mechanismus, der auf Größenunterschieden basiert, mit der Fluidmechanik und der molekularen Diffusionstheorie überein. Wenn das Meerwasser unter externen Druck durch die RO -Membran fließt, folgen Wassermoleküle dem Gesetz der Brownschen Bewegung unter Druck und finden und gehen durch die Membranporen auf mikroskopischer Skala. Salz und Verunreinigungen können jedoch nicht an dieser mikroskopischen "Kreuzung" teilnehmen, da ihre Größe den Bereich der Membranporen überschreitet und effektiv abgefangen wird. Dieser genaue Screening -Effekt bietet die grundlegendste Garantie für die Meerwasserentsalzung und ist eines der wichtigsten Elemente für RO -Membranen, um präzise "Bildschirme" zu werden.

2. Einzigartige Materialzusammensetzung: Materialbasis der Mikrostruktur
Der Grund, warum die Mikrostruktur der RO -Membran so präzise sein kann, ist untrennbar mit den einzigartigen Eigenschaften der Polymermaterialien untrennbar verbunden. Es gibt viele Arten von Polymermaterialien, die RO -Membranen ausmachen, von denen Polyamid, Celluloseacetat usw. häufigere Materialien sind. Diese Polymermaterialien haben einzigartige chemische Strukturen und physikalische Eigenschaften und bieten eine materielle Grundlage für den Aufbau präziser Mikrostrukturen.
Als Beispiel werden sie normalerweise aus einer ultradünnen Polyamid-aktiven Trennschicht und einer Stützschicht bestehen. Die Polyamid -aktive Trennschicht ist der Kernteil zum Erreichen der Trennung von Salz und Verunreinigungen. Es bildet eine extrem feine mikroporöse Struktur auf der Oberfläche der Stützschicht durch fortschrittliche Technologien wie Grenzflächenpolymerisation. Das Polyamidmaterial selbst hat eine gute chemische Stabilität und mechanische Stärke und kann verschiedenen Drücken und chemischen Effekten im Entsalzungsprozess standhalten, während die Stabilität der Mikrostruktur aufrechterhalten wird.
In der Mikrostruktur der Polyamid -aktiven Trennschicht interagieren die molekularen Ketten durch kovalente Bindungen und Wasserstoffbrückenbindungen miteinander und bilden eine enge und ordnungsgemäße Anordnung. Diese Anordnung bestimmt nicht nur die Porengröße und -verteilung der Membran, sondern beeinflusst auch die Affinität und Abstoßung der Membran zu verschiedenen Substanzen. Beispielsweise haben einige funktionelle Gruppen auf der Polyamidmolekularkette wie Amidgruppen eine gewisse Polarität und können Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen bilden, wodurch die Übertragung von Wassermolekülen in den Membranporen fördert. Bei geladenen Salzionen erzeugt die Ladungsverteilung auf der Oberfläche der Polyamidmembran eine elektrostatische Abstoßung und verhindert, dass Salz durch die Membranporen verläuft.
Celluloseacetatmembranen haben auch einzigartige mikrostrukturelle Eigenschaften. Celluloseacetat ist ein Cellulose -Derivat, das eine große Anzahl von Hydroxyl- und Acetylgruppen in seiner molekularen Struktur enthält. Diese funktionellen Gruppen ergeben Celluloseacetatmembranen eine gute Hydrophilie und Selektivität. In der mikroskopischen Skala interagieren Celluloseacetatmoleküle durch intermolekulare Van der Waals und Wasserstoffbrückenbindungen, um eine Membranstruktur mit einer spezifischen Porengröße und -porosität zu bilden. Diese Struktur kann Salz und Verunreinigungen im Meerwasser effektiv blockieren und gleichzeitig Wassermoleküle durchlaufen, um eine Meerwasserentsalzung zu erreichen.

3.. Komplexe Morphologie der mikroskopischen Oberfläche: "robustes Gelände" der mikroskopischen Welt
In der mikroskopischen Skala ist die Oberfläche der RO -Membran nicht flach und glatt, sondern zeigt ein komplexes Gelände voller winziger Rillen und Poren. Diese komplexe Oberflächenmorphologie verbessert die Fähigkeit der RO -Membran weiter, als Präzisionssieb zu wirken.
Die Mikroporen auf der Oberfläche der RO -Membran sind keine einfachen kreisförmigen Löcher, sondern haben komplexe Formen und unregelmäßige Verteilungen. Diese Mikroporen können elliptische, polygonale oder sogar einige unregelmäßige Formen sein, die schwer zu beschreiben sind. Darüber hinaus ist ihre Verteilung auf der Membranoberfläche nicht gleichmäßig, sondern zufällig. Diese unregelmäßige Form und Verteilung erhöht die Schwierigkeit, dass Salz und Verunreinigungen durch die Membranporen gehen.
Wenn Salz und Verunreinigungen versuchen, durch die Membranporen zu gelangen, stehen sie nicht nur der Einschränkung der Porengröße, sondern auch den Herausforderungen, die durch die Form und Verteilung der Membranporen gebracht werden. Aufgrund der Unregelmäßigkeit der Membranporen können Salz und Verunreinigungen blockiert werden, wenn sie sich den Membranporen nähern, da sie nicht perfekt zu den Membranporen übereinstimmen können. Beispielsweise kann ein unregelmäßig geformtes kolloidales Partikel abgefangen werden, wenn versucht wird, eine elliptische Membranpore zu durchlaufen, da einige Teile des Partikels nicht durch den schmalen Teil der Membranpore gehen können.
Darüber hinaus beeinflussen die mikroskopischen Rillen und Poren auf der Oberfläche der RO -Membran auch den Durchfluss und Diffusion von Wassermolekülen auf der Membranoberfläche. Vor dem Durchlaufen der Membranporen müssen Wassermoleküle auf der Membranoberfläche diffundieren und in gewissem Maße wandern. Die komplexe Morphologie der Membranoberfläche kann die Kontaktfläche zwischen Wassermolekülen und der Membranoberfläche erhöhen, die Diffusion von Wassermolekülen fördern und somit den Wasserfluss der Membran erhöhen. Gleichzeitig hilft diese komplexe Oberflächenmorphologie auch, die Ablagerung von Salz und Verunreinigungen auf der Membranoberfläche zu verringern, das Risiko einer Membranverschmutzung zu verringern und den langfristigen stabilen Betrieb der RO-Membran zu gewährleisten.

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Die Mikrostruktur der RO -Membran ist keine einfache Zugabe jeder Komponente, sondern durch den synergistischen Effekt der extrem feinen Porengröße, der einzigartigen Zusammensetzung des Materials und der komplexen Morphologie der mikroskopischen Oberfläche hat sie gemeinsam seine starke Effizienz als Präzisions -"-Screening" geschaffen.
Die winzige Größe der Porengröße bietet die grundlegendste physikalische Barriere für die Trennung zwischen Wassermolekülen, Salz und Verunreinigungen. Die einzigartige chemische Struktur und physikalische Eigenschaften des Materials bestimmen die Selektivität und Stabilität der Membran und ermöglicht es der RO -Membran, eine gute Leistung in einer komplexen Meerwasserumgebung aufrechtzuerhalten. Die komplexe Morphologie der mikroskopischen Oberfläche verstärkt die Trennbarkeit und die Anti-Penktution-Leistung der Membran weiter.
Im tatsächlichen Entsalzungsprozess kooperieren diese mikrostrukturellen Elemente miteinander und arbeiten zusammen. Wenn das Meerwasser unter Druck zur RO -Membran fließt, werden zunächst Salz und Verunreinigungen aufgrund des enormen Unterschieds in der Größe und der Membranporen auf die Membranoberfläche abgefangen. Anschließend adsorbieren die chemischen Eigenschaften des Materials und die Oberflächenladungsverteilung Salz und Verunreinigungen, was sie weiterhin daran hindert, durch die Membranporen zu gelangen. Gleichzeitig diffundieren und migrieren Wassermoleküle in die komplexe Topographie der Membranoberfläche, finden und durchlaufen die Membranporen und erreichen die Übertragung von Meerwasser zu Süßwasser.