11 marzo 2022
STARK: sistema ad osmosi inversa. Come funziona l'osmosi inversa?
Questo articolo si rivolge a un pubblico che ha poca o nessuna esperienza con l'acqua ad osmosi inversa e cercherà di spiegare le basi in termini semplici che dovrebbero lasciare il lettore con una migliore comprensione generale della tecnologia dell'acqua ad osmosi inversa e delle sue applicazioni.
Capire l'osmosi inversa
L'osmosi inversa, comunemente indicata come osmosi inversa, è un processo in cui si demineralizza o deionizza l'acqua spingendola sotto pressione attraverso una membrana ad osmosi inversa semipermeabile.
Come funziona l'osmosi inversa?
L'osmosi inversa funziona utilizzando una pompa ad alta pressione per aumentare la pressione sul lato salino dell'osmosi inversa e forzare l'acqua attraverso la membrana RO semipermeabile, lasciando quasi tutti (circa il 95-99%) dei sali disciolti nel flusso di scarto. La quantità di pressione richiesta dipende dalla concentrazione salina dell'acqua di alimentazione. Più concentrata è l'acqua di alimentazione, maggiore è la pressione necessaria per superare la pressione osmotica.
L'acqua desalinizzata che viene demineralizzata o deionizzata, è chiamata acqua permeata (o prodotto). Il flusso d'acqua che trasporta i contaminanti concentrati che non sono passati attraverso la membrana RO è chiamato flusso di scarto (o concentrato).
Quando l'acqua di alimentazione entra nella membrana RO sotto pressione (pressione sufficiente per superare la pressione osmotica) le molecole d'acqua passano attraverso la membrana semipermeabile e i sali e altri contaminanti non possono passare e vengono scaricati attraverso il flusso di scarto (noto anche come flusso di concentrato o salamoia), che va a defluire o può essere reimmesso nella fornitura di acqua di alimentazione in alcune circostanze per essere riciclato attraverso il sistema RO per Risparmia acqua. L'acqua che passa attraverso la membrana RO è chiamata permeato o acqua prodotto e di solito viene rimossa dal 95% al 99% dei sali disciolti.
È importante capire che un sistema RO utilizza la filtrazione incrociata piuttosto che la filtrazione standard in cui i contaminanti vengono raccolti all'interno del mezzo filtrante. Con la filtrazione incrociata, la soluzione passa attraverso il filtro, o attraversa il filtro, con due uscite: l'acqua filtrata va in una direzione e l'acqua contaminata in un'altra. Per evitare l'accumulo di contaminanti, la filtrazione a flusso incrociato consente all'acqua di spazzare via l'accumulo di contaminanti e consente anche una turbolenza sufficiente per mantenere pulita la superficie della membrana.
Quali contaminanti rimuoverà l'osmosi inversa dall'acqua?
L'osmosi inversa è in grado di rimuovere fino al 99%+ dei sali disciolti (ioni), particelle, colloidi, sostanze organiche, batteri e pirogeni dall'acqua di alimentazione (anche se non si dovrebbe fare affidamento su un sistema RO per rimuovere il 100% di batteri e virus). Una membrana RO respinge i contaminanti in base alle loro dimensioni e alla loro carica. Qualsiasi contaminante che abbia un peso molecolare superiore a 200 è probabilmente respinto da un sistema RO correttamente funzionante (per confronto, una molecola d'acqua ha un MW di 18). Allo stesso modo, maggiore è la carica ionica del contaminante, più è probabile che non sia in grado di passare attraverso la membrana RO. Ad esempio, uno ione sodio ha una sola carica (monovalente) e non viene respinto dalla membrana RO così come il calcio, ad esempio, che ha due cariche. Allo stesso modo, questo è il motivo per cui un sistema RO non rimuove molto bene i gas come la CO2 perché non sono altamente ionizzati (caricati) mentre sono in soluzione e hanno un peso molecolare molto basso. Poiché un sistema RO non rimuove i gas, l'acqua permeata può avere un livello di pH leggermente inferiore al normale a seconda dei livelli di CO2 nell'acqua di alimentazione poiché la CO2 viene convertita in acido carbonico.
L'osmosi inversa è molto efficace nel trattamento delle acque salmastre, superficiali e sotterranee per applicazioni di grandi e piccoli flussi. Alcuni esempi di industrie che utilizzano l'acqua RO includono il farmaceutico, l'acqua di alimentazione delle caldaie, gli alimenti e le bevande, la finitura dei metalli e la produzione di semiconduttori, solo per citarne alcuni.
Prestazioni dell'osmosi inversa e calcoli di progettazione
Ci sono una manciata di calcoli che vengono utilizzati per giudicare le prestazioni di un sistema RO e anche per considerazioni di progettazione. Un sistema RO è dotato di strumentazione che visualizza la qualità, il flusso, la pressione e talvolta altri dati come la temperatura o le ore di funzionamento. Per misurare con precisione le prestazioni di un sistema RO sono necessari almeno i seguenti parametri operativi:
sistema ad osmosi inversa
Capire l'osmosi inversa
L'osmosi inversa, comunemente indicata come osmosi inversa, è un processo in cui si demineralizza o deionizza l'acqua spingendola sotto pressione attraverso una membrana ad osmosi inversa semipermeabile.
Come funziona l'osmosi inversa?
L'osmosi inversa funziona utilizzando una pompa ad alta pressione per aumentare la pressione sul lato salino dell'osmosi inversa e forzare l'acqua attraverso la membrana RO semipermeabile, lasciando quasi tutti (circa il 95-99%) dei sali disciolti nel flusso di scarto. La quantità di pressione richiesta dipende dalla concentrazione salina dell'acqua di alimentazione. Più concentrata è l'acqua di alimentazione, maggiore è la pressione necessaria per superare la pressione osmotica.
L'acqua desalinizzata che viene demineralizzata o deionizzata, è chiamata acqua permeata (o prodotto). Il flusso d'acqua che trasporta i contaminanti concentrati che non sono passati attraverso la membrana RO è chiamato flusso di scarto (o concentrato).
Quando l'acqua di alimentazione entra nella membrana RO sotto pressione (pressione sufficiente per superare la pressione osmotica) le molecole d'acqua passano attraverso la membrana semipermeabile e i sali e altri contaminanti non possono passare e vengono scaricati attraverso il flusso di scarto (noto anche come flusso di concentrato o salamoia), che va a defluire o può essere reimmesso nella fornitura di acqua di alimentazione in alcune circostanze per essere riciclato attraverso il sistema RO per Risparmia acqua. L'acqua che passa attraverso la membrana RO è chiamata permeato o acqua prodotto e di solito viene rimossa dal 95% al 99% dei sali disciolti.
È importante capire che un sistema RO utilizza la filtrazione incrociata piuttosto che la filtrazione standard in cui i contaminanti vengono raccolti all'interno del mezzo filtrante. Con la filtrazione incrociata, la soluzione passa attraverso il filtro, o attraversa il filtro, con due uscite: l'acqua filtrata va in una direzione e l'acqua contaminata in un'altra. Per evitare l'accumulo di contaminanti, la filtrazione a flusso incrociato consente all'acqua di spazzare via l'accumulo di contaminanti e consente anche una turbolenza sufficiente per mantenere pulita la superficie della membrana.
Quali contaminanti rimuoverà l'osmosi inversa dall'acqua?
L'osmosi inversa è in grado di rimuovere fino al 99%+ dei sali disciolti (ioni), particelle, colloidi, sostanze organiche, batteri e pirogeni dall'acqua di alimentazione (anche se non si dovrebbe fare affidamento su un sistema RO per rimuovere il 100% di batteri e virus). Una membrana RO respinge i contaminanti in base alle loro dimensioni e alla loro carica. Qualsiasi contaminante che abbia un peso molecolare superiore a 200 è probabilmente respinto da un sistema RO correttamente funzionante (per confronto, una molecola d'acqua ha un MW di 18). Allo stesso modo, maggiore è la carica ionica del contaminante, più è probabile che non sia in grado di passare attraverso la membrana RO. Ad esempio, uno ione sodio ha una sola carica (monovalente) e non viene respinto dalla membrana RO così come il calcio, ad esempio, che ha due cariche. Allo stesso modo, questo è il motivo per cui un sistema RO non rimuove molto bene i gas come la CO2 perché non sono altamente ionizzati (caricati) mentre sono in soluzione e hanno un peso molecolare molto basso. Poiché un sistema RO non rimuove i gas, l'acqua permeata può avere un livello di pH leggermente inferiore al normale a seconda dei livelli di CO2 nell'acqua di alimentazione poiché la CO2 viene convertita in acido carbonico.
L'osmosi inversa è molto efficace nel trattamento delle acque salmastre, superficiali e sotterranee per applicazioni di grandi e piccoli flussi. Alcuni esempi di industrie che utilizzano l'acqua RO includono il farmaceutico, l'acqua di alimentazione delle caldaie, gli alimenti e le bevande, la finitura dei metalli e la produzione di semiconduttori, solo per citarne alcuni.
Prestazioni dell'osmosi inversa e calcoli di progettazione
Ci sono una manciata di calcoli che vengono utilizzati per giudicare le prestazioni di un sistema RO e anche per considerazioni di progettazione. Un sistema RO è dotato di strumentazione che visualizza la qualità, il flusso, la pressione e talvolta altri dati come la temperatura o le ore di funzionamento. Per misurare con precisione le prestazioni di un sistema RO sono necessari almeno i seguenti parametri operativi:
- Pressione di alimentazione
- Pressione del permeato
- Pressione concentrata
- Conducibilità di alimentazione
- Conducibilità del permeato
- Flusso di alimentazione
- Flusso di permeato
- Temperatura
sistema ad osmosi inversa