Перейти к содержимому

Open

Фотография
- - - - -

Есть ли в RO мембранах поры?

поры полупроницаемость полиамидный слой

Лучший Ответ Lumex , 06 Ноябрь 2020 - 09:04

2 Lumex. Андрей, если вам трудно понять такой текст "с листа", пожалуйста, не стесняйтесь пользоваться переводчиком Гугла. Я специально проверил - этот текст он переводит вполне корректно.

Не пытайтесь показаться специалистом там, где никогда им не были и по-английски я читаю/понимаю. Я речь вёл о том, что нет классических пор, не про молекулярный уровень, про который у Вас и представления нет и про который вы не обмолвились ранее, а я получил диплом по высокомолекулярным соединениям и работаю в этой области. 

Мембраны обратного осмоса это непористый материал, это материал с полупроницаемостью, с селективным слоем

Классические поры в фильтрующих элементах механической фильтрации и др. к молекулярным порам никакого отношения не имеют, хотя бы потому что тип фильтрации там совершенно иной. Как писал Сергей выше, поры можно найти в структуре любого материала. Но это не те поры. Научитесь хотя бы иногда, хотя бы для себя внутри, признавать, что думали иначе. 

 

Вы аппеливали именно к моей фразе "Как раз в процессах очистки воды на ОО-мембранах и работает "химическая логика", потому что в мембранах нет классических пор" фразой и ссылками, в которых про молекулярные поры ни слова

https://reefcentral....smosa/?p=961151

 

Перейти к сообщению


  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 32

#1 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 04 Ноябрь 2020 - 23:03

Всем привет, хотел бы пообщаться на тему очистки на мембранах обратного осмоса, а в частности поднять вопрос наличия пор в самой мембране. Есть они или нет? И если есть, то где и каков их размер?

Я поспорил с Дмитрием DNK, у него своё мнение, у меня своё, истина где-то между.

 

Когда-то меня интересовал вопрос, почему всякие элементы механической фильтрации (MF) имеют информацию типа:

- волоконный фильтр (полипропиленовый) 5 или 10 микрон,
- угольный карбон блок 10 микрон или 1 микрон, 
также на ультрафильтрационных (UF) мембранах, используемых в производстве есть какое-то значение в микронах, а на мембранах обратного осмоса (RO) обычно ничего не пишут? (прим. иногда всё же пишут)
 
На форуме Гейзера так красиво написали: "процесс очистки мембраной обратного осмоса не сводится к прохождению шарика через круглое отверстие. И не шарики и не круглое отверстие, даже не отверстие вовсе.:)"
--
Сайт инжиниринговой компании Диасел дал такую информацию:
 
Как работает мембрана обратного осмоса?
Обратный осмос часто сравнивают с фильтрацией через мелкое сито. На самом деле мембрана не имеет перфорации, а процесс разделения раствора основан на совершенно других физических процессах.
 
Обратноосмотическая мембрана представляет собой тонкую пленку из полимерного материала, способного присоединять молекулы воды. Этот процесс называется гидратацией. В то же время, ионы солей не вступают в реакцию с полимером и остаются в растворе. Под действием приложенного к раствору давления происходит диффузия молекул, входящих в состав гидрата. Через фильтр проникает только вода, а примеси остаются "по ту сторону" мембраны.
 
Разделение на чистый растворитель (воду) и концентрат сопровождается ростом осмотического давления. Процесс фильтрации будет протекать до тех пор, пока система не придет в равновесное состояние. При достижении определенной концентрации раствора внешнее (приложенное) и осмотическое давление сравняются, и диффузия прекратится. Чтобы этого не произошло, концентрированный раствор периодически сбрасывается в дренаж.
--
На хабре интересно описали, что "Осмос — не сито!
 
Мнение о том, что мембрана работает за счет наличия в ней “очень маленьких пор” не соответствует действительности. Обратноосмотическая мембрана не имеет пор. Разделение воды на пермеат (очищенную воду) и ретентат (концентрат примесей, уходящий в дренаж) происходит за счет процесса, схожего с передачей электрического тока через металлический полупроводник. Способность “проводить” воду — свойство определенного класса полимерных материалов, аналогичное способности металлов проводить электрический ток". 
​*Конечно это очень грубое сравнение.
--
Специалисты другой компании по производству фильтров для очистки воды - Аквафор, подготовили такое видео (ссылка с привязкой ко времени), в котором также говорят, что пор нет.
 
Так есть ли они? Мембрана обычно изготавливается из полиамида с полисульфоновым (поддерживающим) слоем. Поры есть в последнем и и служат они для отвода воды.
 
Пруфы так себе, но есть.
 
PS: всё это отражает только моё мнение, и я не навязываю его, но хотел бы поделиться и обсудить. Я вполне могу ошибаться и был бы рад найти верный ответ в данном вопросе. 

  • Sleepy, SergeyL, yukr и еще 1 это нравится

#2 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 04 Ноябрь 2020 - 23:19

Как выглядят мембраны обратного осмоса под микроскопом в разрезе можно посмотреть ниже. 

 

А вот упрощённая визуализация того как проходят молекулы воды и не проходят гидратированные ионы.

https://youtu.be/jGDq0cdf_h4?t=59

Прикрепленные изображения

  • kh03_clip_image002.jpg


#3 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 04 Ноябрь 2020 - 23:36

Ещё одно схематическое описание мембраны

 

Прикрепленные изображения

  • изображение_2020-11-04_233625.png
  • mem2.jpg


#4 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 04 Ноябрь 2020 - 23:44

Интересно написали на одном сайте "прохождение молекул воды через полунепроницаемую мембрану (RO) связано с диффузионными процессами их движения через «вакансии», являющиеся пустотами в молекулярной структуре мембраны".

Не знаю, стоит ли принимать на веру такой процесс?



#5 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 04 Ноябрь 2020 - 23:59

Так что там с порами? А они всё таки есть, именно в подложке, но она не участвует непосредственно в очистке.

 

Применяемые в настоящее время композитные мембраны позволяют значительно снизить гидродинамическое сопротивление. В них тонкий селективный слой наносится химическим путем на пористую основу (подложку). Толщина селективного слоя составляет 0,1-1,0 мкм, а толщина пористой основы - 50-150 мкм. Подложка практически не создает сопротивления потоку благодаря широким порам, а сопротивление селективного слоя значительно снижается благодаря значительному сокращению его толщины. В целом композитная структура мембраны обеспечивает механическую прочность за счет толщины пористой подложки, а кроме того, позволяет снизить общее сопротивление мембраны за счет тонкости селективного слоя.

 

Пруф. https://zinref.ru/00...znie_52/878.htm



#6 SergeyL

SergeyL

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 3 844
  • Меня зовут:Сергей
  • Откуда:Калининград

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 07:23

Вижу зацепил тебя данный вопрос, решил разобраться - молодец!

Это объясняет, почему вода не просачивается через мембрану при минимальном давлении,

почему мембрану нельзя сушить,

почему она так избирательна к хим элементам (не строго пропорционально размеру) и тд и тп.

 

Версию с ситом придумали для обывателя и туповатых консультантов магазинов водоочистки )


  • Abelavin, Евгешка и Lumex это нравится

#7 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 08:47

Вижу зацепил тебя данный вопрос, решил разобраться - молодец!

Это объясняет, почему вода не просачивается через мембрану при минимальном давлении,

почему мембрану нельзя сушить,

почему она так избирательна к хим элементам (не строго пропорционально размеру) и тд и тп.

 

Версию с ситом придумали для обывателя и туповатых консультантов магазинов водоочистки )

 

Все эти версии также могут оставаться ошибочными, потому что они описывают процесс разными способами. 

Значит или процесс переноса через мембрану слишком сложный, или существует совокупность каких-то процессов. 

Я вполне допускаю, что на молекулярном уровне есть поры, пространство между "мономерами" в полиамидной плёнке, разрывы, через которые проходят молекулы воды (как на визуализации полиамидного слоя ниже). НО это не классические поры, о которых я писал ранее. А Дмитрий, возможно, их имел ввиду. В любом случае, снимков под электронным микроскопом я не видел, но нашёл статьи, которые описывают этот процесс с научной стороны.

Прикрепленные изображения

  • изображение_2020-11-05_084904.png

  • yukr это нравится

#8 yukr

yukr

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 6 355
  • Меня зовут:Юрий . 1959
  • Откуда:Иваново

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 20:29

Вам с Дмитрием нужно было сперва договориться - что понимаете под термином "поры", прийти к консенсусу по нему. Тогда уже автоматически образовался бы консенсус и по вопросу "есть поры или их нет". 
Вполне правомерно обозвать те самые "вакансии"-пустоты в молекулярной структкре полимаминого слоя "порами".



#9 SergeyL

SergeyL

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 3 844
  • Меня зовут:Сергей
  • Откуда:Калининград

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 20:45

Тут вопрос в принципе. 

Или это сито с мелкой ячеёй или химический процесс прилипания молекул воды и их проникновения в полиамидную пленку.

А поры можно найти в структуре любого материала, между атомами всегда есть поры )


  • Sleepy и Lumex это нравится

#10 Krashn056

Krashn056

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 489
  • Меня зовут:Дмитрий
  • Откуда:Оренбург

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 21:24

химический процесс прилипания молекул воды и их проникновения

А проникают они через че?) поры?)
Для себя давно определил что мембрана это то же сито, только промывается)
А как там называют их маркетологи или химики, и т.а....биб, бип, бип...

#11 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 21:26

Тут вопрос в принципе. 

Или это сито с мелкой ячеёй или химический процесс прилипания молекул воды и их проникновения в полиамидную пленку.

А поры можно найти в структуре любого материала, между атомами всегда есть поры )

согласен на 100%



#12 Krashn056

Krashn056

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 489
  • Меня зовут:Дмитрий
  • Откуда:Оренбург

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 21:28

Так кто спор то выиграл?))

#13 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 21:53

Так кто спор то выиграл?))

Дмитрий говорил "В процессах проникновения вещества через поры мембран нет ничего простого, то есть нет там "химической логики". И говорил, что поры есть. 

Я писал, что "к раз в процессах очистки воды на ОО-мембранах и работает "химическая логика", потому что в мембранах нет классических пор.

Каждый остался при своём мнении, потому неуместно говорить, что кто-то выиграл. На самом деле пофиг.



#14 Krashn056

Krashn056

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 489
  • Меня зовут:Дмитрий
  • Откуда:Оренбург

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 22:06

Дмитрий говорил "В процессах проникновения вещества через поры мембран нет ничего простого, то есть нет там "химической логики". И говорил, что поры есть.
Я писал, что "к раз в процессах очистки воды на ОО-мембранах и работает "химическая логика", потому что в мембранах нет классических пор."
Каждый остался при своём мнении, потому неуместно говорить, что кто-то выиграл. На самом деле пофиг.

Похоже победила дружба)

#15 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 22:12

А проникают они через че?) поры?)
Для себя давно определил что мембрана это то же сито, только промывается)
А как там называют их маркетологи или химики, и т.а....биб, бип, бип...

Модели типа "сито" просто объяснить, потому они и прижились. Да и маркетологи, продавцы в магазинах знаниями не блещут, точнее у них другая задача, продать. А если сам не понимаешь - только запутаешь.



#16 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 22:20

Ещё хотел добавить, что существует две стройные модели:

1. SD-модель (теория молекулярной диффузии), которая не требует пор и работает по принципу: сорбции > диффузии через мембрану > десорбции.

и 

2. PS-CF модель (теория капиллярно-фильтрационной проницаемости), которую как-то даже как-то приводили в пример

Но вот все эти теории не про классические поры.

Прикрепленные изображения

  • изображение_2020-11-05_221621.png
  • 1111.JPG


#17 Yorik2020

Yorik2020

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 181

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 23:34

Когда-то меня интересовал вопрос, почему всякие элементы механической фильтрации (MF) имеют информацию типа:

- волоконный фильтр (полипропиленовый) 5 или 10 микрон,
- угольный карбон блок 10 микрон или 1 микрон, 
также на ультрафильтрационных (UF) мембранах, используемых в производстве есть какое-то значение в микронах, а на мембранах обратного осмоса (RO) обычно ничего не пишут? (прим. иногда всё же пишут)

membrane.jpg

 

https://www.scienced...128167106000018

 

Table 1.1 shows the most common types of membrane separation processes. MF is employed to separate solutes with a diameter higher than 100 nm [11]. The MF membranes can separate sand, clays algae, and some bacteria. UF membranes are denser than MF membranes and can remove solutes with a diameter in the range of 10–100 nm.

UF membranes can separate all species removed by MF, as well as some viruses and humic organic materials. Nanofiltration (NF) membranes are denser than UF membranes and have a higher hydrodynamic resistance, which requires a stronger driving force (pressure) for filtration. NF membranes can separate solutes in the range of 1–10 nm.

Reverse osmosis (RO) membranes are considered nonporous membranes, which can separate even very small, monovalent ions, such as Na+. 

 

Transport phenomena in membranes

The transport phenomenon across a membrane happens when a driving force, such as pressure, concentration, temperature, and electrical gradients, is applied to the system. In general, there are two models used to describe the permeation through membranes:

the pore-flow and the solution-diffusion models for transport in porous or dense membranes, respectively. 

 

The separation of porous membranes is based on the sieving mechanism in which molecules larger than the membrane pores are rejected while smaller ones pass through.

 

Molecules with sizes in the same order of magnitude of oxygen, nitrogen, and metal ions cannot be separated by porous membranes. Therefore, dense or nonporous membranes are used, such as NF and RO membranes. Although NF/RO membranes are considered nonporous, they do have pores at the molecular level, which allow transport of small molecules via diffusion. In NF/RO membranes, transport is affected by a combination of concentration polarization (CP) and fouling by organic matter, colloidal particles, and microorganisms. These parameters are interconnected and reduce the water permeate flux through membranes over time. Hoek and Elimelech were the first to propose a model to explain the effects of both colloidal fouling and concentration polarization on flux decline, which is called cake-enhanced concentration polarization (CECP) [27]. Based on their model, the total membrane resistance in NF/RO membranes consists of three major components: the hydrodynamic resistance of the membrane (the resistance of the membrane itself ); the resistance of the accumulated colloids fouling at the membrane surface (cake-layer fouling); and lastly the accumulation of ions on the membrane surface (concentration polarization). 


  • DNK и Lumex это нравится

#18 Lumex

Lumex

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 461
  • Меня зовут:Андрей

Отправлено 05 Ноябрь 2020 - 23:40

attachicon.gifmembrane.jpg

 

https://www.scienced...128167106000018

 

Table 1.1 shows the most common types of membrane separation processes. MF is employed to separate solutes with a diameter higher than 100 nm [11]. The MF membranes can separate sand, clays algae, and some bacteria. UF membranes are denser than MF membranes and can remove solutes with a diameter in the range of 10–100 nm.

UF membranes can separate all species removed by MF, as well as some viruses and humic organic materials. Nanofiltration (NF) membranes are denser than UF membranes and have a higher hydrodynamic resistance, which requires a stronger driving force (pressure) for filtration. NF membranes can separate solutes in the range of 1–10 nm.

Reverse osmosis (RO) membranes are considered nonporous membranes, which can separate even very small, monovalent ions, such as Na+. 

 

Transport phenomena in membranes

The transport phenomenon across a membrane happens when a driving force, such as pressure, concentration, temperature, and electrical gradients, is applied to the system. In general, there are two models used to describe the permeation through membranes:

the pore-flow and the solution-diffusion models for transport in porous or dense membranes, respectively. 

 

The separation of porous membranes is based on the sieving mechanism in which molecules larger than the membrane pores are rejected while smaller ones pass through.

 

Molecules with sizes in the same order of magnitude of oxygen, nitrogen, and metal ions cannot be separated by porous membranes. Therefore, dense or nonporous membranes are used, such as NF and RO membranes. Although NF/RO membranes are considered nonporous, they do have pores at the molecular level, which allow transport of small molecules via diffusion. In NF/RO membranes, transport is affected by a combination of concentration polarization (CP) and fouling by organic matter, colloidal particles, and microorganisms. These parameters are interconnected and reduce the water permeate flux through membranes over time. Hoek and Elimelech were the first to propose a model to explain the effects of both colloidal fouling and concentration polarization on flux decline, which is called cake-enhanced concentration polarization (CECP) [27]. Based on their model, the total membrane resistance in NF/RO membranes consists of three major components: the hydrodynamic resistance of the membrane (the resistance of the membrane itself ); the resistance of the accumulated colloids fouling at the membrane surface (cake-layer fouling); and lastly the accumulation of ions on the membrane surface (concentration polarization). 

Спасибо, ещё одно подтверждение, что мембрана не имеет пор и работает по принципу SD-модели (solution-diffusion).



#19 Krashn056

Krashn056

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 1 489
  • Меня зовут:Дмитрий
  • Откуда:Оренбург

Отправлено 06 Ноябрь 2020 - 00:25

Все конечно хорошо, ссылки, цитаты, выдержки.....это понятно а давайте проще. Вот совсем далеких от этого всего.
Есть молекула воды, есть пленка, как проходит вода?
Есть шарик, есть гелий в нем, как проходит гелий?

- Ты дырку видишь?
- Нет!
- А она есть!)

#20 aquanavt

aquanavt

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • Cообщений: 2 476
  • Меня зовут:Егор
  • Откуда:Берлин, Германия

Отправлено 06 Ноябрь 2020 - 02:59

У воды не самая маленькая молекула. Ион лития меньше, но мембрана задерживает соли лития. Возможно, поры и не играют особой роли.






Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 анонимных