Дебаты о мембране Ro с порами или без них

Микроструктура и механизм фильтрации мембран обратного осмоса (RO) , наиболее эффективных фильтрующих мембран для удержания загрязняющих веществ, были горячей темой исследований.Итак, является ли мембрана обратного осмоса пористой или непористой мембраной?Знание и ответ на этот вопрос будут иметь прямое влияние на понимание механизма фильтрации мембран обратного осмоса .Ответ на этот вопрос меняется с развитием технологий и более глубоким анализом микроструктуры мембран обратного осмоса ..

Исследования механизма мембранной фильтрации обратного осмоса и ее микроструктуры впервые начались в 1950-х годах.Еще в 1958 году Кедем и другие исследователи предложили кажущуюся феноменологическую модель для описания процесса обратного осмоса .Эта модель только анализировала поверхность мембраны на кажущемся феноменологическом уровне, разделяя ее на две части: чистую и засоренную.Предположения модели были слишком идеальными и не учитывали структуру мембраны обратного осмоса , которая была далека от фактической сложности.

Лонсдейл и др.считал функциональный слой мембраны обратного осмоса плотной непористой структурой и предложил первую механистическую модель мембранной фильтрации обратного осмоса, основанную на этом: модель раствор-диффузии (SDM), в которой растворенные вещества и растворители управляются химическим потенциалом. различия для диффузии через мембрану обратного осмоса.Модель SDM была разработана компанией Sherwood.Впоследствии эта модель была модифицирована Шервудом, который пришел к выводу, что поверхность мембраны обратного осмоса не является абсолютно плотной и непористой, а имеет некоторые «пористые» структуры.Однако в этой редакции эти «поры» рассматривались только как дефекты на поверхности мембраны и по-прежнему игнорировалось влияние тонкой структуры мембраны на характеристики мембраны, а идеальная мембрана обратного осмоса не считалась пористой.

В 1970 году мембраны обратного осмоса были впервые признаны пористыми, и Сурираджан предложил модель сорбционно-капиллярного потока Preferention (PSCFM), основанную на предположении о пористости мембран.Эта модель предполагает, что размер пор поверхности мембраны обратного осмоса постоянно меняется и что поры мембраны могут избирательно проникать в различные компоненты питательной воды, обеспечивая тем самым разделение.Это дает новый взгляд на мембраны обратного осмоса, который можно комбинировать с законом Дарси, законом фильтрации для пористых мембран, для описания процесса мембранной фильтрации обратного осмоса ..

Хотя большинство последующих исследований механизма фильтрации мембран обратного осмоса были основаны на гипотезе PSCFM (т.е. мембраны обратного осмоса являются пористыми), пористая структура мембран обратного осмоса не была подтверждена напрямую.Только в 2011 году Chen et al.впервые продемонстрировал пористость мембран обратного осмоса с использованием новых методов аннигиляции позитронов.За этим последовали в 2014 году Джонатан и соавт.которые использовали новый инструмент, нанопермпорометрию (NPP), для определения размера пор мембран обратного осмоса и сравнили результаты с нормализованной проницаемостью на основе Кнудсена (NKP) и катионным затуханием (CEA).(NKP) и спектроскопии времени жизни аннигиляции позитронов (PALS).Используя спектроскопию времени жизни аннигиляции позитронов, Hideaki et al.также рассчитал размер пор мембран обратного осмоса с помощью спектроскопии времени жизни аннигиляции позитронов.Рассчитанный размер пор мембраны обратного осмоса находится в диапазоне 0,6-0,7 нм и постоянно меняется, и было обнаружено, что рабочее давление влияет на размер пор мембраны.

В связи с развитием новых инструментов и методов, появляется консенсус в отношении структуры пор мембран обратного осмоса. Это также означает, что изучение процесса мембранной фильтрации обратного осмоса вступило в новую фазу.