Úsáidtear teicneolaíocht scaradh membrane, lena buntáistí a bhaineann le héifeachtacht ard, coigilt fuinnimh, agus éascaíocht oibríochta, go forleathan i gcóireáil uisce, próiseáil bia, bithleighis agus tionscail cheimiceacha. Le linn -oibríochta fadtéarmach, áfach, tá salú membrane fós ina phríomhcheist a chuireann srian lena fheidhmíocht agus lena shaolré. Go háirithe le haghaidh seicní scagach cosúil le ultrascagadh, nanofiltration, agus osmosis droim ar ais, ní hamháin go n-eascraíonn sileadh sreabhán laghdaithe agus méadú ar thomhaltas fuinnimh ach is féidir freisin damáiste dochúlaithe a dhéanamh d'eilimintí membrane. Mar sin, cad iad na fachtóirí a mbíonn tionchar acu ar shalú membrane? Ó airíonna ábharacha go coinníollacha oibriúcháin, déanann an t-alt seo athbhreithniú córasach ar na sé mhórfhachtóir a mbíonn tionchar acu ar shalú membrane agus, in éineacht le foirmlí teoiriciúla clasaiceacha, treoraíonn sé tú chun bunchúiseanna an tsalaithe a thuiscint ó thaobh meicníoch de.
I. Méid na gCáithníní nó Tuaslagáit agus moirfeolaíocht
Nuair a théann cáithníní nó colloids i dtreo dhromchla an scannáin, cuirtear fórsaí éagsúla orthu, lena n-áirítear fórsaí van der Waals, fórsaí leictreastatacha, agus fórsaí lomadh sreabhán. Má tá méid na gcáithníní beag nó sféarúil, is mó an seans go gcruthóidh siad ciseal dlúth pacáilte ar dhromchla an scannáin, rud a fhágann go bhfuil bac agus súchán do-aisiompaithe. Os a choinne sin, bíonn tionchar níos mó ag suaitheadh réimse sreafa ar cháithníní snáithíneacha nó dendritic, rud a fhágann go bhfuil asaithe sách níos laige.
Go háirithe nuair a ghearrtar cáithníní, cuireann an neart ianach, an dáileadh muirear, agus an acmhainneacht dromchla membrane sa réiteach isteach go mór ar an gclaonadh salach. Mar shampla, is dóichí go ndéanfaidh colloids luchtaithe go dearfach a ionsú ar dhromchlaí membrane luchtaithe go diúltach, rud a chruthóidh "ciseal asaithe neodraithe." Ina theannta sin, tá colloids nó polaiméirí comhiomlánaithe éagobhsaí i sreabhán agus is féidir leo comhiomlánú agus taisceadh faoi fhórsaí lomadh, rud a luathaíonn salú membrane.
II. Solute-Idirghníomhaíochtaí membrane
Tá na fórsaí idirghníomhaíochta idir an tuaslagáit agus an t-ábhar membrane ar cheann de na fachtóirí is ríthábhachtach a mbíonn tionchar acu ar shalú membrane. Bunaithe ar an meicníocht, is féidir iad seo a chatagóiriú i bhfórsaí leictreastatacha, fórsaí van der Waals, nascáil hidrigine, agus bac steiriúil.
1. Fórsaí Leictreastatacha
Má iompraíonn an dromchla ábhar membrane grúpaí luchtaithe (cosúil le grúpaí carboxyl nó aimín), tarlóidh asaithe leictreastatach nuair a iompraíonn an tuaslagáit sa tuaslagán an muirear os coinne, ag cur foirmiú ciseal salach chun cinn. Os a choinne sin, má iompraíonn an membrane agus an tuaslagáit an lucht céanna, cuidíonn éar leictreastatach le salachar a laghdú.
2. Fórsaí Van der Waals
Is díol spéise uilíoch idirmhóilíneach é seo, arb iad is sainairíonna é tairiseach Hamaker. Is féidir na fórsaí van der Waals idir an tuaslagáit agus an scannán a ríomh ag baint úsáide as an bhfoirmle seo a leanas:
Áit arb iad H11, H22, agus H33 na tairisigh Hamaker den ábhar membrane, tuaslagáit, agus tuaslagán, faoi seach.
Dá lú an luach H213, is ea is laige an mhealladh idir an membrane agus an tuaslagáit, agus is ísle an claonadh salachar. Ciallaíonn sé seo gur cheart go seachnófaí tarraingt mhóilíneach láidir leis an tuaslagáit le roghnú na n-ábhar membrane. Mar shampla, i gcóireáil uisce, tá ábhair membrane le hidreafhileacht láidir agus fuinneamh dromchla íseal i gcoitinne níos resistant do shalú.
3. Nascáil Hidrigin Is cineál de naisc cheimiceacha ardfhuinnimh iad bannaí hidrigine, rud atá thar a bheith tábhachtach do thuaslagáití polacha. Nuair a thagann comhdhúile orgánacha ina bhfuil feidhmghrúpaí ar nós grúpaí hiodrocsaile agus carbocsail i dteagmháil le dromchla an scannáin, féadfaidh siad ciseal bannaithe hidrigine a chruthú, rud a fhágann go bhfuil dianshaolú ann. Tá móilíní orgánacha nádúrtha (NOManna) nó bithmhóilíní seans maith go háirithe chun "ciseal salú orgánach" a fhoirmiú ar dhromchla an scannáin trí nascáil hidrigine.
4. Bac Steric Maidir le polaiméirí nó bithmhóilíní le slabhraí móilíneacha fada, tá srian spásúil ar ghluaiseacht laistigh de phiocháin membrane nó ar an dromchla. Nuair a bhíonn bacainní steiriúla láidir sa chóras, bíonn sé deacair teacht ar thruailleáin ar dhromchla an membrane, rud a mhaolaíonn éilliú go pointe áirithe.
III. Struchtúr agus Airíonna Scannáin
Cinneann tréithe struchtúracha membrane go díreach a fheidhmíocht antifouling. Go micreascópach, bíonn tionchar ag paraiméadair ar nós dáileadh méid pore, garbh an dromchla, tréithe muirir agus hidreafaileacht ar éilliú.
1. Méid Pore agus Struchtúr Pore
Tá sé níos mó seans ann go laghdófar flosc mar gheall ar bhac na gcáithníní ar sheicní ultra-scagacháin nó nana-scagadh le méideanna pore níos lú. Má tá dáileadh méid pore míchothrom nó má tá lochtanna craiceann ann, déantar éilliú níos déine. Míníonn sé seo cén fáth go raibh aonfhoirmeacht íseal-mhéid pore ag membrane ultrafiltration cuideachta SAM áirithe, a raibh méid pore de 0.02 micriméadar aige ar dtús ainmniúil; le blianta beaga anuas, sheol siad na seicní ultrafiltration sraith XP le méideanna pore níos comhionann.
2. Roughness Dromchla
Tá níos mó micropores agus grooves ag dromchlaí garbh membrane, ag cruthú criosanna stagnant áitiúla go héasca, rud is cúis le carnadh truailleán.
3. Hydrophilicity
Is gnách go mbíonn fuinneamh dromchla níos ísle ag seicní hidreafileacha agus ciseal asaithe níos tanaí, rud a ligeann do mhóilíní uisce "scannán hiodráitithe" a fhoirmiú go héasca ar dhromchla an scannáin, rud a chuireann cosc ar sil-leagan ábhar orgánach. Braitheann hidrophilicity go príomha ar uillinn teagmhála an membrane. De ghnáth tugtar an luach seo sna lámhleabhair membrane do tháirgí allmhairithe, ar féidir le léitheoirí tagairt a dhéanamh dóibh agus iad ag ceannach seicní. Mar sin féin, níl sé chomh coitianta sna lámhleabhair maidir le seicní a tháirgtear sa bhaile.
4. Tréithe Muirear
Déanann dromchlaí membrane luchtaithe go diúltach colloids nó cáithníní atá luchtaithe go diúltach a dhíspreagadh, rud a laghdaíonn súchán. Mar sin féin, nuair a bhíonn caitíní sa tuaslagán, d'fhéadfadh neodrú luchta tarlú, rud a fhágann go mbeidh asaithe feabhsaithe. Sin fáth amháin a mbíonn salú membrane tapa i-fuíolluisce ard-salandachta.
IV. Tionchar na dTréithe Réitigh Bíonn tionchar as cuimse ag airíonna ceimiceacha an tuaslagáin ar shalú membrane. Áirítear orthu seo go príomha: (1) athraíonn pH staid luchtaithe an dromchla tuaslagáit agus membrane, rud a chuireann isteach ar idirghníomhaíochtaí leictreastatacha; (2) Is féidir le neart ianach ard an ciseal dúbailte a chomhbhrú, rud a lagaíonn éar leictreastatach agus truailleáin a dhéanamh níos éasca a asaithe, mar shampla in uisce ard salandachta; (3) Laghdaíonn an teocht a mhéadú slaodacht an réitigh, ag méadú flosc sa ghearrthéarma, ach freisin luasghéaraíonn sé an t-idirghníomhú idir ábhar orgánach agus an membrane, rud a d'fhéadfadh a bheith níos measa san fhadtéarma; (4) Is féidir le salachar casta a bheith mar thoradh ar chóras cómhaireachtála ábhar orgánach, colloids, agus iain miotail sa réiteach.
V. Airíonna Fisiceacha na Membran
Áirítear ar airíonna fisiceacha na seicní garbh dromchla, dáileadh méid pore, porosity, agus muirear dromchla. Tá dromchlaí membrane réidh níos lú seans maith le salachar; torthaí dáileadh aonfhoirmeach méid pore i sreabhadh tréscaoilteach cobhsaí agus foirmiú ciseal salachar níos moille. Ina theannta sin, má tá an dromchla ábhar membrane luchtaithe go diúltach, is féidir é a fhoirmiú bacainn leictreastatach cobhsaí san uisce, cosc a chur ar thuaslagáin luchtaithe diúltach ó druidim; nuair a bhíonn an muirear neodraithe go páirteach nó go bhfuil réigiúin hidreafóbach ar an dromchla membrane, is dóichí go ndéanfaidh sé ábhar orgánach a adsorb.
Dá bhrí sin, is treo tábhachtach é an struchtúr membrane a bharrfheabhsú ó thaobh eolaíocht na n-ábhar chun salachar a shochtadh. Mar shampla, trí úsáid a bhaint as seicní ilchodacha polaimíde hidrofilic nó ag tabhairt isteach grúpaí polacha cosúil le grúpaí hiodrocsaile agus carbocsaileacha ar dhromchla an membrane is féidir feabhas suntasach a chur ar airíonna antifouling.
VI. Paraiméadair Oibriúcháin
Tá ról cinntitheach ag paraiméadair oibriúcháin córas membrane i bhfoirmiú bréanaithe. I measc na bpríomhpharaiméadair tá difreálach brú transmembrane (TMP), treoluas sreafa trasmembrane (CFV), agus flosc (J).
1. Flux agus Criticiúil Flux
Nuair a sháraíonn an flosc teorainn áirithe, méadaíonn an ráta bréanaithe go géar. Bhí réimse et al. an chéad mhol an coincheap "flosca criticiúil" i 1995 chun cur síos ar an bpointe criticiúil salachar.
Nuair a bhíonn an flosc oibriúcháin faoi bhun an fhlosc chriticiúil Jc, ní chruthóidh ciseal salachar do-aisiompaithe ar dhromchla an scannáin; nuair a sháraíonn an flosc Jc, taisceann ábhar salaithe go tapa, agus méadaíonn an fhriotaíocht le himeacht ama.
Le linn -oibríochta fadtéarmach, ba cheart an córas a choinneáil cobhsaí laistigh de raon faoi bhun an fhlosc chriticiúil trí ráta sreafa an uisce beatha agus difreálach brú trasmembrane a rialú.
2. Fiarfhórsa agus Airíonna Sreabhán
Cuidíonn fórsaí lomadh níos airde an ciseal salachar a bhaint as an dromchla membrane, ach d'fhéadfadh fórsaí lomadh iomarcacha damáiste a dhéanamh don scannán nó méadú ar thomhaltas fuinnimh. Dá bhrí sin, tá sé ríthábhachtach rátaí sreafa cuí agus modhanna scagacháin a roghnú (amhail scagachán tras-sreafa).
3. Teocht agus Brú Oibriúcháin
Laghdaíonn an teocht méadaithe slaodacht leachtach agus méadóidh sé an ráta tréscaoilte, ach feabhsaíonn sé asaithe tuaslagáit freisin. D'fhéadfadh brú ró-ard oibriúcháin an ciseal salachar a dhlúsú, rud a chruthóidh struchtúr bacainn níos dlúithe.
Achoimre
Próiseas casta is ea salú membrane a bhaineann le fachtóirí éagsúla cúplála, a mbíonn tionchar ag airíonna ábharacha agus ag coinníollacha oibriúcháin araon. Ó thaobh an mheicniúil de, cinneann méid na gcáithníní, muirear dromchla, fórsaí idirghníomhaíochta móilíneach, airíonna ábhar membrane, agus coinníollacha dinimic sreabhach le chéile foirmiú agus éabhlóid an tsnáithe. Díreofar níos mó ar na treoracha sa todhchaí maidir le rialú bréanaithe membrane: modhnú dromchla agus dearadh feidhmiúil na n-ábhar membrane, rialú oibríochta dinimiciúil agus bainistíocht chriticiúil flosc, rialáil réitigh, agus leas iomlán a bhaint as fuinneamh interfacial. Ní féidir ach trí thosú ó idirghníomhaíochtaí micreascópacha agus tuiscint chórasach a dhéanamh ar an meicníocht bréanaithe is féidir linn ardéifeachtúlacht agus inbhuanaitheacht a bhaint amach i bpróisis scaradh membrane i gcleachtas innealtóireachta.
