Comment la petite taille des pores aide-t-elle à la membrane RO à obtenir un dessalement de l'eau de mer?

1. Taille des pores extrêmement minuscule: l'échelle de précision du monde microscopique
La taille des pores du Membrane RO Peut être appelé l'échelle de précision ultime dans le monde microscopique. Habituellement, sa taille de pores n'est qu'environ 0,0001 microns, ce qui est si petit qu'il est presque inimaginable. Afin de ressentir cette échelle plus intuitivement, nous pouvons le comparer avec des substances communes. La plupart des virus ont un diamètre entre 0,02 et 0,3 microns, et la taille des pores de la membrane RO est beaucoup plus petite que celle de la plupart des virus. Avec une si petite taille de pore, seules de très petites molécules telles que les molécules d'eau ont une chance de passer.
Le diamètre d'une molécule d'eau est d'environ 0,276 nanomètres. En comparaison, le diamètre du sel dans l'eau de mer, comme les paires d'ions chlorure de sodium, est d'environ 0,5 nanomètre, et la taille des micro-organismes tels que Escherichia coli est même au niveau du micron. Cette énorme différence de taille fait de la membrane RO comme un super tamis bien conçu dans le processus de dessalement de l'eau de mer. Le sel et les impuretés ne peuvent pas passer par les micropores sur la membrane en raison de leur grande taille, tandis que les molécules d'eau peuvent facilement passer à travers ces canaux de micropores et transférer du côté de l'eau de mer au côté d'eau douce en raison de leur petite taille.
Du point de vue des principes physiques, ce mécanisme de dépistage basé sur les différences de taille est cohérent avec la mécanique des fluides et la théorie de la diffusion moléculaire. Lorsque l'eau de mer s'écoule à travers la membrane RO sous pression externe, les molécules d'eau suivent la loi du mouvement brownien sous pression et trouvent et passent à travers les pores de la membrane à l'échelle microscopique. Cependant, le sel et les impuretés ne peuvent pas participer à ce "voyage de croisement" microscopique car leur taille dépasse la gamme des pores membranaires et est efficacement intercepté. Cet effet de dépistage précis offre la garantie la plus élémentaire pour le dessalement de l'eau de mer et est l'un des éléments clés pour que les membranes RO deviennent des "écrans" précis.

2. Composition unique des matériaux: base des matériaux de la microstructure
La raison pour laquelle la microstructure de la membrane RO peut être si précise est inséparable des caractéristiques uniques des matériaux polymères qui le constituent. Il existe de nombreux types de matériaux en polymère qui constituent des membranes RO, parmi lesquelles le polyamide, l'acétate de cellulose, etc. sont des matériaux plus courants. Ces matériaux polymères ont des structures chimiques et des propriétés physiques uniques, fournissant une base de matériaux pour construire des microstructures précises.
Prenant l'exemple des membranes composites en polyamide, elles sont généralement composées d'une couche de séparation active en polyamide ultra-mince et d'une couche de support. La couche de séparation active en polyamide est la partie centrale pour réaliser la séparation du sel et des impuretés. Il forme une structure microporeuse extrêmement fine à la surface de la couche de support à travers des technologies avancées telles que la polymérisation interfaciale. Le matériau polyamide lui-même a une bonne stabilité chimique et une bonne résistance mécanique, et peut résister à diverses pressions et effets chimiques dans le processus de dessalement tout en maintenant la stabilité de la microstructure.
Dans la microstructure de la couche de séparation active en polyamide, les chaînes moléculaires interagissent entre elles par des liaisons covalentes et des liaisons hydrogène, formant un arrangement serré et ordonné. Cet arrangement détermine non seulement la taille des pores et la distribution de la membrane, mais affecte également l'affinité et la répulsion de la membrane à différentes substances. Par exemple, certains groupes fonctionnels sur la chaîne moléculaire en polyamide, tels que les groupes amides, ont une certaine polarité et peuvent former des liaisons hydrogène avec des molécules d'eau, favorisant ainsi la transmission des molécules d'eau dans les pores membranaires. Pour les ions sel chargés, la distribution de charge à la surface de la membrane polyamide produira une répulsion électrostatique, empêchant davantage le sel de passer à travers les pores de la membrane.
Les membranes acétate de cellulose ont également des propriétés microstructurales uniques. L'acétate de cellulose est un dérivé de cellulose qui contient un grand nombre de groupes hydroxyle et acétyle dans sa structure moléculaire. Ces groupes fonctionnels donnent aux membranes d'acétate de cellulose une bonne hydrophilie et sélectivité. À l'échelle microscopique, les molécules d'acétate de cellulose interagissent par les forces intermoléculaires de van der Waals et les liaisons hydrogène pour former une structure membranaire avec une taille et une porosité de pores spécifiques. Cette structure peut bloquer efficacement le sel et les impuretés dans l'eau de mer tout en permettant aux molécules d'eau de passer pour obtenir un dessalement de l'eau de mer.

3. Morphologie complexe de la surface microscopique: "terrain accidenté" du monde microscopique
À l'échelle microscopique, la surface de la membrane RO n'est pas plate et lisse, mais présente un terrain complexe plein de minuscules rainures et pores. Cette morphologie de surface complexe améliore encore la capacité de la membrane RO à agir comme un "tamis" de précision.
Les micropores à la surface de la membrane RO ne sont pas des trous circulaires simples, mais ont des formes complexes et des distributions irrégulières. Ces micropores peuvent être elliptiques, polygonales ou même certaines formes irrégulières difficiles à décrire. De plus, leur distribution sur la surface de la membrane n'est pas uniforme, mais plutôt aléatoire. Cette forme et cette distribution irrégulières augmentent la difficulté pour que le sel et les impuretés passent à travers les pores membranaires.
Lorsque le sel et les impuretés essaient de passer à travers les pores de la membrane, ils sont non seulement confrontés à la limitation de la taille des pores, mais aussi aux défis apportés par la forme et la distribution des pores membranaires. En raison de l'irrégularité des pores membranaires, le sel et les impuretés peuvent être bloqués lors de l'approche des pores membranaires car ils ne peuvent pas parfaitement correspondre aux pores membranaires. Par exemple, une particule colloïdale de forme irrégulière peut être interceptée lorsque vous essayez de passer à travers un pore de membrane elliptique car certaines parties de la particule ne peuvent pas traverser la partie étroite du pore membranaire.
De plus, les rainures microscopiques et les pores à la surface de la membrane RO affectent également l'écoulement et la diffusion des molécules d'eau à la surface de la membrane. Avant de passer par les pores de la membrane, les molécules d'eau doivent diffuser et migrer dans une certaine mesure sur la surface de la membrane. La morphologie complexe de la surface de la membrane peut augmenter la zone de contact entre les molécules d'eau et la surface de la membrane, favoriser la diffusion des molécules d'eau et ainsi augmenter le flux d'eau de la membrane. Dans le même temps, cette morphologie de surface complexe aide également à réduire le dépôt de sel et d'impuretés à la surface de la membrane, de réduire le risque de pollution par membrane et d'assurer le fonctionnement stable à long terme de la membrane RO.

4. Effet synergique de la microstructure: l'efficacité globale de la précision "écran"
La microstructure de la membrane RO n'est pas un simple ajout de chaque composant, mais par l'effet synergique de la taille des pores extrêmement fine, la composition unique du matériau et la morphologie complexe de la surface microscopique, il a conjointement créé sa puissante efficacité en tant que "écran" de précision.
La petite taille de la taille des pores fournit la barrière physique la plus élémentaire pour la séparation entre les molécules d'eau et le sel et les impuretés. La structure chimique unique et les propriétés physiques du matériau déterminent la sélectivité et la stabilité de la membrane, permettant à la membrane RO de maintenir de bonnes performances dans un environnement d'eau de mer complexe. La morphologie complexe de la surface microscopique améliore encore la capacité de séparation et les performances anti-pollution de la membrane.
Dans le processus de dessalement réel, ces éléments microstructuraux coopèrent les uns avec les autres et travaillent ensemble. Lorsque l'eau de mer s'écoule vers la membrane RO sous pression, tout d'abord, le sel et les impuretés sont initialement interceptés sur la surface de la membrane en raison de l'énorme différence de taille et des pores de la membrane. Ensuite, les propriétés chimiques du matériau et la distribution de charge de surface s'adsorbent ou repoussent le sel et les impuretés, les empêchant davantage de passer par les pores de la membrane. Dans le même temps, les molécules d'eau diffusent et migrent dans la topographie complexe de la surface de la membrane, trouvent et traversent les pores de la membrane, et réalisent le transfert de l'eau de mer à l'eau douce.