قطبش غلظتی

با استفاده از ساده‌ترین عبارات می‌توان بیان نمود که شدت جریان آب عبور کننده از یک ممبرین RO شبیه به شدت جریان آبی است که از یک لوله عبور می‌کند ، درصورتیکه جریان در لایه مرزی به‌صورت نفوذی بوده و عمود بر جریان هدایتی در حجم محلول می‌باشد. در لایه‌ مرزی ، جریان هدایتی وجود ندارد.

پایین‌تر بودن سرعت آب درون لوله ، باعث ضخیم‌تر شدن لایه‌ی مرزی می‌شود.

اکنون جریان موازی با سطح یک ممبرین را درنظر بگیرید. در این حالت لایه مرزی همانند لایه‌ مرزی در جریان درون لوله می‌باشد. به‌هرحال ، در یک سیستم غشائی ، چون در خارج از ممبرین ، شدت جریان خالصی وجود دارد ، جریان ورودی به ممبرین به‌شکل هدایتی است ، اما فقط جریان خروجی از ممبرین به‌صورت نفوذی است. چون جریان نفوذی آهسته‌تر از جریان هدایتی است ، مواد محلول که توسط ممبرین دفع شده‌اند ، تمایل دارند که بر روی سطح و در لایه‌ی مرزی جمع شوند. بنابراین ، غلظت مواد حل شده در سطح ممبرین بیشتر از توده‌ محلول می‌باشد. این لایه‌ مرزی را ” قطبش غلظتی” می‌نامند.

قطبش غلظتی تأثیر منفی بر روی عملکرد یک غشای RO دارد. این پدیده توان عملیاتی ممبرین را با سه شیوه‌ مهم کاهش می‌دهد. در روش اول ، به‌عنوان یک مقاومت هیدرولیکی در برابر جاری شدن آب در میان ممبرین عمل می‌کند. در روش دوم ، تجمع مواد حل‌شده باعث افزایش فشار اسمزی در لایه مرزی شده ، و به‌طور مؤثری نیروی محرکه جهت عبور آب از میان ممبرین را کم می‌کند. در روش سوم ، زیادتر بودن غلظت مواد حل شده بر روی سطح ممبرین نسبت به توده‌ی محلول ، سبب زیادتر شدن عبور مواد حل شده نسبت به مقدار پیش‌بینی شده آن توسط غلظت آب خوراک می‌شود. زیرا یک غشای RO مواد حل شده را براساس غلظت نمکی که “می‌بیند” دفع می‌کند. اگر غلظت یک ذره در سطح ممبرین زیادتر باشد ، مانند حالت قطبش غلظتی ، مقدار عبور ماده‌ محلول به‌درون آب تصفیه شده بیشتر از مقدار مورد انتظار بر مبنای غلظت آن ماده در درون توده می‌باشد. مقدار دفع و عبور نمک واقعی که توسط ممبرین نمایش داده می‌شود تغییر نمی‌کند. به‌هرحال ، مقدار دفع / عبور قابل مشاهده است. برای مثال ، فرض کنید که غلظت سیلیکا در توده‌ سیال مساوی با 10 ppm  باشد ، درصورتی‌که غلظت آن بر روی سطح غشاء برابر با 11.5 ppm  است. اگر مقدار دفع 98٪ باشد ، انتظار می‌رود که برمبنای غلظت در توده‌ سیال ، غلظت سیلیکا در آب تصفیه شده برابر با 0.20 ppm  باشد. به‌هرحال ، ممبرین 11.5 ppm  را “می‌بیند” ، بنابراین مقدار واقعی عبور نمک 2٪ از 11.5 ppm  ، یا 0.23 ppm  است. مقدار واقعی دفع فقط 98٪ است. مقدار دفع مشاهده شده مساوی با 97.7٪ می‌باشد.

Using the simplest terms, it can be concluded that the water flow passing through a RO membrane similar to the flow of water that passes through a tube, Figure 2. The mass flow of non-conductive solution. If the flow in the boundary layer is applied perpendicular to the guiding influence of the solution. In the boundary layer, there is no directional flow.

Lower the speed of the water in the pipe, causing the boundary layer becomes thicker.

Now consider the flow parallel to the surface of a membrane. The boundary layer is the same as the boundary layer in the flow tube. However, in a membrane system, the outside of the membrane, there is a net flow, inflow of non-conductive membrane, but only as an output current of membrane penetration. Since the influx of conduction current is slower, solute rejection by the membrane, they tend to accumulate on the surface and in the boundary layer. Thus, the concentration of solutes across the membrane is greater than the mass of the solution. The boundary-layer “concentration polarization” call. This phenomenon is shown in Figure 3.

Concentration polarization RO membranes have a negative impact on performance. This phenomenon reduces throughput membrane with three important ways. First, as a hydraulic resistance to the flow of water through the membrane acts. In the second method, an accumulation of The Unraveling increase the osmotic pressure in the boundary layer, and effectively reduces the driving force for water through a membrane. In the third method, the higher the concentration of dissolved substances on the surface of the membrane relative to the mass of the solution, due to the passage of solutes larger than the value predicted by the concentration of the feed water. For a RO membrane salt concentration of solutes on the basis that “sees” away. If the particle concentration is increased in the membrane, such as concentration polarization state, the pass are more water soluble than the expected value based on the concentration of the substance in the body. Real salt excretion and password displayed by the membrane does not change. However, the disposal / password is visible. For example, suppose that the silica concentration in the fluid mass is equal to 10 ppm, while the concentration on the surface of the membrane is equal to 11.5 ppm. If the disposal of 98% is expected to be based on the mass density of the fluid, the concentration of silica in water is equal to 0.20 ppm. However, the membrane 11.5 ppm to “see”, so the actual amount of salt through 2% of 11.5 ppm, 0.23 ppm or not. The actual amount of utilization of only 98%. Amount equal to 97.7% of excretion was observed.