Innanzitutto, discutiamo dei due principi di filtrazione e dei loro vantaggi e svantaggi:
Dead - Filtrazione end e cross - Filtrazione di flusso sono due metodi operativi utilizzati nella filtrazione della membrana di microfiltrazione e ultrafiltrazione.
Morto - fine
Dead - Filtrazione finale comporta il posizionamento dell'acqua grezza a monte di una membrana. Spinti da un differenziale di pressione, acqua e particelle più piccole dei pori di membrana permeate attraverso la membrana, mentre le particelle più grandi dei pori sono trattenute. Questo differenziale di pressione può essere raggiunto applicando la pressione sul lato dell'acqua o applicando un vuoto sul lato del filtrato. Con la filtrazione finale di Dead -, all'aumentare del tempo di filtrazione, le particelle trattenute formano uno strato di contaminazione sulla superficie della membrana, aumentando la resistenza alla filtrazione. A una costante pressione operativa, la permeabilità della membrana diminuisce. Pertanto, la filtrazione finale e morta - può essere eseguita solo in modo intermittente, richiedendo la rimozione periodica dello strato di contaminante o della sostituzione della membrana.
Cross - flusso
Durante la croce - filtrazione del flusso, il flusso d'acqua genera due forze sulla superficie della membrana: una forza normale perpendicolare alla superficie della membrana, che costringe le molecole d'acqua a passare attraverso di essa; e una forza tangenziale parallela alla superficie della membrana, che scarica i materiali trattenuti. Quando la permeabilità alla filtrazione del flusso Cross - diminuisce, riducendo la forza normale e aumentando la forza tangenziale pulisce efficacemente la membrana, ripristinando le prestazioni originali. Pertanto, la filtrazione del flusso incrociata - è meno suscettibile alla polarizzazione e al ridimensionamento della concentrazione sulla superficie della membrana, con conseguente degradazione di permeabilità più lenta. La filtrazione a flusso Cross - offre flessibilità, consentendo un funzionamento sia intermittente che continuo. Le membrane RO non possono essere usate per la filtrazione finale - per i seguenti motivi:
Innanzitutto, la struttura della membrana di osmosi inversa è asimmetrica. Lo strato inferiore della membrana di osmosi inversa è una guida guida e rigida di supporto, sopra la quale è uno strato di tessuto di supporto. Lo strato superiore molto sottile è lo strato di membrana di osmosi inversa effettiva, che è l'agente di desalinizzazione primario. Quando alta - l'acqua di pressione scorre nella membrana di osmosi inversa, lo strato di supporto fornisce un supporto eccellente, impedendo alla membrana di rottura (resistendo a pressioni fino a 1,8 MPa, con alcune membrane specializzate in grado di pressioni ancora più elevate). Tuttavia, se la pressione viene applicata nella direzione inversa, lo strato di supporto perde la sua capacità di supportare la membrana sottile, potenzialmente rompendola a pressioni a partire da 0,1 - 0,2 MPa. Questo è il motivo per cui le membrane di osmosi inversa non devono sperimentare la contropressione durante il funzionamento. Di conseguenza, le membrane di osmosi inversa non possono essere controllate, che è una delle ragioni per cui la filtrazione senza uscita non è adatta alle membrane RO.
In secondo luogo, morta - Filtrazione di fine fa sì che la concentrazione di sale aumenti continuamente all'ingresso. Mentre la velocità di rimozione del sale della membrana è limitata, le concentrazioni di sale più elevate portano a una maggiore permeatura del sale sulla membrana, con conseguente conduttività eccessivamente elevata nell'effluente.
In terzo luogo, anche se la maggiore conduttività causata dalla concentrazione di sale rimane all'interno di un intervallo accettabile per un periodo di tempo con la filtrazione terminale morta -, la concentrazione di ioni di calcio e magnesio porterà comunque al ridimensionamento sulla superficie della membrana. Gli inibitori della scala sono inefficaci perché il loro meccanismo d'azione è quello di causare distorsioni reticolari nelle prime fasi della crescita della scala del calcio, rendendo la scala più piccola e più morbida, rendendo più facile lavare via l'acqua. Piuttosto che eliminare la scala, gli ioni di magnesio sono presenti indipendentemente dal fatto che vengano aggiunti o meno. Una volta che la concentrazione raggiunge un certo livello, il ridimensionamento è inevitabile. Dead - Filtrazione End elimina l'effetto dirompente del flusso incrociato -, rendendo la scala risultante molto più difficile da rimuovere, anche con l'aggiunta di inibitori della scala.
Questo è il motivo per cui le membrane RO richiedono Cross - Filtrazione di flusso.